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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO – SANEAMENTO AMBIENTAL

Francisco Preto Rodrigues

UTILIZAÇÃO DA TÉCNICA DA BIORREMEDIAÇÃO EM SISTEMAS DE

ESGOTAMENTO SANITÁRIO. APLICAÇÃO NA CIDADE DE JUAZEIRO DO NORTE,

CEARÁ.

Fortaleza – Ceará

2005

FRANCISCO PRETO RODRIGUES



CEARÁ.

Tese submetida à Coordenação do Curso de Pós-graduação em

Engenharia Civil, Área de Concentração em Saneamento

Ambiental, da Universidade Federal do Ceará, como parte dos

requisitos necessários à obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Civil.

Orientador. Prof. Dr. Francisco Suetônio Bastos Mota

FORTALEZA

2005

FRANCISCO PRETO RODRIGUES



CEARÁ.

Esta dissertação foi submetida à coordenação do Curso de

Pós-graduação em Engenharia Civil, Área de Concentração em

Saneamento Ambiental, como parte dos requisitos necessários

à obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil.

Aprovada em _____/_____/______.

BANCA EXAMINADORA

_______________________________________________ Prof. Dr. Francisco Suetônio Bastos Mota (Orientador)

Universidade Federal do Ceará - UFC

_______________________________________________ Prof. Dr. Antônio Idivan Vieira Nunes

Universidade Federal do Ceará – UFC

_______________________________________________________

Prof. Dr. Adeildo Cabral da Silva (Examinador Externo)

Centro Federal de Ensino Tecnológico – CEFET/Ce

AGRADECIMENTOS

Agradeço principalmente a DEUS, por ter me dado forças para trilhar mais um passo

na minha vida profissional.

Ao professor Suetônio Mota, por sua paciência e compreensão nas dificuldades em

realizar o trabalho.

A minha esposa Núbia Maria Marques, pela ajuda na digitação e por sua constante e

paciente preocupação com a minha pessoa.

Aos meus amigos, Adriana e Paulo, pelo auxílio na coleta de dados.

A Bio Ambiental Sistema de Saneamento Ltda, na pessoa do Engº. Esupério Aguilar,

por sua confiança, amizade, companheirismo, e sobretudo, por incluir-me neste processo.

Ao CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo

suporte financeiro concedido.

A CAGECE – Companhia de Água e Esgoto do Estado do Ceará, em especial ao

Engº. Expedito Galba Batista (gerente da UNSBA) e aos colegas Robervânia e Renato (técnicos

Industriais), por ceder informações privativas da companhia.

SUMÁRIO

RESUMO

ABSTRACT

LISTA DE TABELAS

LISTA DE FIGURAS

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

1 INTRODUÇÃO 14

1.1 Caracterização do Problema 14

1.2 Objetivos 15

2 REVISÃO DE LITERATURA 16

2.1 Lagoas de Estabilização 16

2.1.1 Definições e Princípios 16

2.1.2 Histórico 18

2.1.3 Generalidades 19

2.1.4 Descrição e Caracterização 20

2.1.5 Lagoas Anaeróbias 21

2.1.5.1 Digestão Anaeróbia 22

2.1.6 Lagoas Facultativas 25

2.1.7 Lagoas de Maturação 29

2.1.8 Lagoas de Alta Taxa de Degradação 31

2.2 Legislação Brasileira para Corpos Aquáticos e Padrões de

Lançamento de Efluentes 32

2.3 Biorremediação 35

2.3.1 Definições e Aplicabilidade 35

2.3.2 Biorremediação no Brasil 37

2.3.3 Ação e Controle 38

2.4 Estação de Tratamento de Esgoto de Juazeiro do Norte/CE 41

2.4.1 Descrição do Projeto 41

2.4.2 Características do Sistema 42

2.4.3 Problemas Operacionais nas Lagoas Anaeróbias do Sistema ETE Malvas 48

3 MATERIAL E MÉTODOS 51

3.1 Caracterização da Área em Estudo 52

3.2 Alimentação do Sistema de Lagoas 53

3.3 Equipamentos Utilizados 54

3.4 Aditivo biológico 55

3.4.1 Especificações 55

3.4.2 Precauções 55

3.4.3 Preparo do aditivo biológico 56

3.4.4 Aplicação do aditivo biológico 58

3.5 Monitoramento do sistema de lagoas durante o tratamento com aditivo biológico 63

3.5.1 Alterações ocorridas nas Lagoas Facultativas após as aplicações 63

3.6 Coletas de amostras das lagoas de estabilização ETE Malvas 65

3.7 Variáveis analisadas e métodos analíticos 65

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 67

4.1 Análises Físico-químicas e Bacteriológicas 67

5 CONCLUSÕES 83

6 RECOMENDAÇÕES 84

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 85

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Percentagem de redução da DBO5 afluente em função

da temperatura da água e tempo de detenção hidráulica (Td) 22

Tabela 2.2 - Influência dos principais fatores ambientais externos

em Lagoas de Estabilização 28

Tabela 2.3 - Produções de Proteínas de Culturas Agrícolas comparadas com

produção de algas em lagoa de alta taxa de degradação 32

Tabela 2.4 - Padrões de qualidade a serem mantidos em corpos

d’água de classe 2 33

Tabela 2.5 - Padrões de lançamento de efluentes.Portaria 154/02 – SEMACE 34

Tabela 2.6 - Geometria e tempos de detenção hidráulica das unidades de

tratamento da série de lagoas de Juazeiro do Norte 43

Tabela 3.1 - Mudanças na quantidade e local de aplicação do aditivo biológico.

Juazeiro do Norte/CE. 2005 62

Tabela 3.2 - Variáveis, métodos e referências analisados 66

Tabela 4.1 - Valores de análises físico-químicas e bacteriológicas antes da aplicação

do aditivo. ETE Malvas, Juazeiro do Norte- Ceará (JUL/04 a JAN/05) 67

Tabela 4.2 - Valores de análises físico-químicas e bacteriológicas durante a aplicação

do aditivo. ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará (FEV/05 a JUN/05) ..... 68

Tabela 4.3 - Valores de análises de gás sulfídrico e sulfeto antes da aplicação do aditivo.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará (JUL/04 a JAN/05) 68

Tabela 4.4 - Valores de análises de gás sulfídrico, sulfeto e temperatura

durante a aplicação do aditivo. ETE Malvas,

Juazeiro do Norte – Ceará (FEV/05 a JUN/05) 68

LISTAS DE FIGURAS

Figura 2.1 - Seqüência metabólica e grupos microbianos

envolvidos na digestão anaeróbia 23

Figura 2.2 - Variação das zonas aeróbias e anaeróbias de uma

lagoa facultativa 25

Figura 2.3 - Simbiose de algas e bactérias em lagoas de estabilização 27

Figura 2.4 - Esquema simplificado do funcionamento de uma lagoa facultativa 27

Figura 2.5 - Denominações usualmente empregadas para biorremediação 36

Figura 2.6 - Sistemas biológicos e funções específicas............................................................41

Figura 2.7 - Lay-out geral da ETE Malvas e estações elevatórias,

em Juazeiro do Norte, Ceará 44

Figura 2.8- Projeto da Estação Elevatória do Bairro Salesiano

em Juazeiro do Norte – Ceará 45

Figura 2.9 - Projeto da Estação Elevatória do Bairro das Malvas


Figura 2.10 - Projeto da Estação Elevatória do Bairro Vila Fátima


Figura 2.11 - Batimetria das lagoas anaeróbias do Sistema ETE Malvas,

Juazeiro do Norte-Ceará. 2005 48

Figura 2.12 - Esquema da batimetria da primeira lagoa anaeróbia.

ETE de Juazeiro do Norte, Ceará. 2005 49

Figura 2.13 - Esquema da batimetria da segunda lagoa anaeróbia.


Figura 3.0 - Mapa de Localização do Município de Juazeiro do Norte – CE......................51

Figura 3.1 - Vista aérea da ETE Malvas, Juazeiro do Norte – CE 53

Figura 3.2 - Produto biológico usado como aditivo no tratamento de esgoto 56

Figura 3.3 - Recipiente para preparo do aditivo biológico, constando de

tambor e aerador 57

Figura 3.4 - Aditivo biológico no momento da aeração 57

Figura 3.5 - Transporte e acondicionamento do aditivo biológico 58

Figura 3.6 - PV I: Rua das Dores / bairro Salesiano.

Juazeiro do Norte, Ceará, 2005 61

Figura 3.7 - ETE Malvas, Ponto V: Entrada das lagoas facultativas.

ETE de Juazeiro do Norte. Ceará, 2005 61

Figura 3.8 - Ponto V, entrada das lagoas anaeróbias.


Figura 3.9 - Lagoa facultativa I. ETE de Juazeiro do Norte, Ceará. Fev/05 63

Figura 3.10 - Lagoa facultativa II. ETE de Juazeiro do Norte, Ceará. Fev/05 63

Figura 3.11 - Comportamento das algas após as aplicações do aditivo biológico 64

Figura 4.1 - Valores médios mensais do pH. ETE Malvas,

Juazeiro do Norte – Ceará. 2004/2005. 69

Figura 4.2 - Valores médios mensais da Condutividade Elétrica. ETE Malvas,

Juazeiro do Norte – Ceará. 2004/2005 70

Figura 4.3 - Valores médios mensais de Sólidos Sedimentáveis. ETE Malvas,


Figura 4.4 - Valores médios mensais de Sólidos Suspensos Totais. ETE Malvas,


Figura 4.5 - Valores médios mensais de DBO5. ETE Malvas,


Figura 4.6 - Valores médios mensais de DQO. ETE Malvas,


Figura 4.7 - Valores médios mensais de Coliformes Totais no Esgoto Bruto.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará. 2004/2005 75

Figura 4.8 - Valores médios mensais de Coliformes Totais no Esgoto Tratado.


Figura 4.9 - Valores médios mensais de Coliformes Termotolerantes no Esgoto Bruto.


Figura 4.10 - Valores médios mensais de Coliformes Termotolerantes no Esgoto Tratado.


Figura 4.11 - Valores médios mensais de Oxigênio Dissolvido.


Figura 4.12 - Valores médios mensais de Gás Sulfídrico e Sulfeto na Lagoa A1.


Figura 4.13 - Valores médios mensais de Gás Sulfídrico e Sulfeto na Lagoa A2.


Figura 4.14 - Valores médios mensais de Temperatura.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará. 2005 82

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

A1 - Anaeróbia 1

A2 - Anaeróbia 2

CAGECE - Companhia de Água e Esgoto do Ceará

CENTEC - Centro de Ensino Tecnológico

CETESB - Companhia de tecnologia de Saneamento Ambiental

CF - Coliformes Fecais

CH4 - Gás Metano

CO2 - Gás Carbônico

CONAMA - Conselho Nacional de Meio Ambiente

CNPQ -g - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

CT - Coliformes Totais

CTT - Coliformes Termotolerantes

DBO - Demanda Bioquímica de Oxigênio

DQO - Demanda Química de Oxigênio

ETE - Estação de Tratamento de Esgoto

EUA - Estados Unidos da América

FEA - Faculdade de Engenharia de Alimentos

FUNASA -Fundação Nacional de Saúde

ha - Unidade de Área (hectare): 1ha = 104m

2

H2 - Gás Hidrogênio

H2S - Gás Sulfídrico

Ls - Taxa de aplicação superficial

O2 - Gás Oxigênio

OD - Oxigênio Dissolvido

NA - Nível de Água

NMP - Número mais Provável

pH - Potencial Hidrogeniônico

PVs - Poços de Visitas

PVC - Cloreto de Polivinila

SEMACE - Superintendência Estadual de Meio Ambiente do Ceará

SS - Sólidos Sedimentáveis

SST - Sólidos Suspensos Totais

T - Temperatura

Td - Tempo de detenção

UFC - Unidades Formadoras de Colônias

UNBSA - Unidade de Negócio da Bacia do Salgado

US-EPA - Agência de Proteção Ambiental Americana

VMP - Valor Máximo Permitido

RESUMO

RODRIGUES, F. P. Utilização da técnica da biorremediação em sistemas de esgotamento

sanitário: aplicação na cidade de Juazeiro do Norte, Ceará.

Este trabalho procurou avaliar o uso da técnica de biorremediação, através da aplicação de

microrganismos selecionados (aditivos biológicos), que aceleram o processo de degradação da

matéria orgânica, para incrementar a população microbiana no sistema de tratamento,

recuperando e/ ou aumentando a eficiência do processo biológico em lagoas de estabilização. O

trabalho desenvolveu-se a partir dos resultados de análises laboratoriais de amostras de esgotos

coletadas na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE - Malvas), operada pela Companhia de Água

e Esgotos do Ceará (CAGECE) em Juazeiro do Norte, Ceará. Durante um período de 5(cinco)

meses foi verificado o comportamento da série de lagoas, através da análise dos seguintes

parâmetros: DBO e DQO, Coliformes Totais e Termotolerantes, Sólidos Sedimentáveis, Sólidos

Suspensos Totais, Condutividade Elétrica, Temperatura, Oxigênio Dissolvido, Gás Sulfídrico e

Sulfeto. As remoções totais de DBO e DQO foram, respectivamente, de 84 e 80%. As remoções

de gás sulfídrico, nas lagoas 1 e 2 foram, respectivamente, de 43 e 38%. A taxa de oxigênio

dissolvido, durante a aplicação do aditivo, teve um crescimento gradual mês a mês. O efluente da

lagoa de maturação pode ser aproveitado para irrigação irrestrita, uma vez que CTT < 1000/100

mL. O processo utilizado de biorremediação in situ (no local) teve como finalidade utilizar a

ciência para ajudar a natureza, através da recolocação de microrganismos fortalecendo a ação dos

mesmos no processo de biodegradação.

Palavras-chave: Biorremediação, Aditivo Biológico, Lagoas de Estabilização, Tratamento de

Esgoto, Águas Residuárias.

ABSTRACT

This work evaluated the use of the bioremediation technique by the application of selected

microorganisms (biological additives), that accelerate the organic matter degradation, to increase

the microbial population in the treatment system, recovering or improving the biological process

efficiency in stabilization ponds. The work was developed in the basis of the results from the

wastewater samples analysis collected in Malvas wastewater treatment plant, operated by the

Company of Water and Wastewater of Ceará (CAGECE) in Juazeiro do Norte, Ceará State.

During a 5 (five) month period, it was verified the behavior of the ponds by the analysis of the

following parameters: BOD, COD, total and fecal coliforms, settable solids, total suspended

solids, electric conductivity, temperature, dissolved oxygen, sulphydric gas and sulfide. The total

BOD and COD removals were, respectively, 84 and 80%. The sulphydric gas removal in ponds 1

and 2 were, respectively, 43 and 38%. The dissolved oxygen rate, during the additive application,

increased gradually month by month. The maturation pond effluent can be used for unrestricted

irrigation, since TFC < 1000/100 mL. The in situ bioremediation process had the objective of

applying the technology to help the environment, by reintroducing microorganisms, improving

their activity in the biodegradation process.

Keywords: bioremediation, biological additive, stabilization ponds, sewage treatment,

wastewater.

14

1.0 INTRODUÇÃO

1.1 Caracterização do Problema

A grande vantagem das lagoas de estabilização é o fato de serem meios relativamente

baratos e muitos eficientes para tratamento de resíduos orgânicos. São de fácil construção,

mínimo de manutenção e nenhuma mecanização. Portanto, constituem uma das soluções

aplicáveis às condições sócio-econômicas e climáticas dos países em desenvolvimento, como o

Brasil.

Grande parte dos profissionais de engenharia sanitária continua a recomendar a

construção de tais unidades de tratamento de águas residuárias; entretanto, os mais renomados

membros de sua profissão consideram que lagoas de estabilização são os mais desejáveis

métodos para países em desenvolvimento, para pequenas e médias populações – se a terra é

disponível (MARA, 1976).

Segundo Silva & Mara (1979), lagoas de estabilização são, sem dúvida alguma, o

mais importante processo de tratamento de águas residuárias nos climas tropicais, onde

normalmente se dispõe de terrenos a custos relativamente baixos e onde a temperatura e

luminosidade são favoráveis ao seu desempenho. O reduzido custo de construção e operação das

lagoas de estabilização, comparado àqueles dos métodos convencionais de tratamento, é a

principal razão de sua aceitação, principalmente nas pequenas comunidades.

Os sistemas de tratamento de águas residuárias mais comumente propostos pelos

engenheiros sanitaristas são unidades de lodo ativado, lagoas aeradas e outros sistemas

convencionais. Enquanto que, as exigências de espaço para tais sistemas são relativamente

baixos, eles necessitam de muito capital para sua construção (compra de material, equipamentos,

etc.) e são caros para operar e manter, devido ao custo da eletricidade e com necessidade de

supervisão por especialistas.

15

Portanto, as lagoas de estabilização, por serem comprovadamente eficientes e

possuírem as vantagens citadas, devem ser mais intensamente estudadas a fim de serem

otimizadas.

Uma das perspectivas é a utilização da técnica de biorremediação, que usa de forma

controlada processos microbiológicos que ocorrem normalmente na natureza para remover

poluentes. Especificamente, a biorremediação atua através da introdução de processos biológicos

adicionais para a decomposição dos resíduos que favorecem e incrementam a velocidade do

processo natural de degradação. A grande maioria dos composto orgânicos conhecidos, de

origem animal ou vegetal, bem como muitos agentes químicos tóxicos, pode ser biodegradável

através de técnicas de biorremediação. (BRANCO, 2002).

A utilização de microrganismos em estações de tratamento de esgoto já vem sendo

praticada desde os primórdios do desenvolvimentos dos processos biológicos de tratamento. A

biorremediação é uma tecnologia bastante utilizada em reatores biológicos, propondo a

recuperação e adequação dos mesmos através da utilização de culturas de microrganismos

selecionados que, adicionados ao esgoto bruto, podem degradar a matéria orgânica presente com

mais rapidez e eficiência.

1.2 Objetivos

O objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de melhoria do funcionamento

das estações de tratamento de esgotos com ênfase na redução de odores, utilizando aditivos

biológicos com o intuito de aumentar a eficiência dos processos biológicos envolvidos no

tratamento dos efluentes, bem como, propiciar uma elevada tratabilidade das águas residuárias e

sua adeqüabilidade de lançamento e descarte ao meio ambiente e até mesmo ao reúso.

Como objetivo específico, buscou-se verificar, aplicando-se um aditivo biológico no

sistema de esgotamento sanitário da cidade de Juazeiro do Norte-Ceará, qual seu efeito sobre

algumas características físico-químicas e bacteriológicas do efluente da estação de tratamento de

esgoto, constituída de lagoas de estabilização em série.

16

2.0 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 Lagoas de Estabilização

2.1.1 Definições e Princípios

As lagoas de estabilização, genericamente falando, são sistemas dos mais simples de

tratamento de esgotos, principalmente devido à simplicidade na construção, operação,

manutenção, controle e eficiência na remoção de organismos patogênicos. (ANDRADE NETO,

1997, p. 136).

Conforme o ponto de vista de alguns autores especialistas no ramo da engenharia

sanitária mundial, os conceitos estabelecidos para lagoa de estabilização resumem-se em:

eficiência, simplicidade, operacionalidade e controle; de acordo com as seguintes definições:

“As lagoas de estabilização são grandes reservatórios de pequena profundidade,

delimitados por diques de terra, onde as águas residuárias são tratadas por processos

inteiramente naturais, envolvendo algas e bactérias.” (MARA, 1976)

Lagoa de estabilização é um reator biológico dimensionado dentro de critérios técnicos, e que

recebe águas residuárias brutas, as quais são submetidas à degradação biológica, de maneira a

estabilizar, ou seja, mineralizar o máximo possível de sua carga orgânica e reduzir o número

de microrganismos patogênicos nelas existentes. (SILVA e MARA, 1979).

“[...] sistema de tratamento biológico em que a estabilização da matéria orgânica é

realizada pela oxidação bacteriológica (oxidação aeróbia ou fermentação anaeróbia)

e/ou redução fotossintética das algas.” (PESSOA & JORDÃO, 1982).

17

“ Lagunas de estabilización el término o denominación que incluye todos los tipos de

lagunas y a la vez describe mejor los processos que se desarollan durante el

tratamiento de las aguas residuales.” 1(CUBILLUS, 1986).

“As lagoas de estabilização são corpos de água lênticos, construídos pelo homem e

destinados a armazenar resíduos líquidos de natureza orgânica, esgoto sanitário bruto

e sedimentado, despejos industriais orgânicos e oxidáveis ou águas residuárias

oxidadas.” (UEHARA e VIDAL, 1989).

“Uma lagoa de estabilização é uma depressão no terreno que permite que o esgoto

seja retido por um período de tempo, antes de atingir o corpo receptor, e em que

fenômenos de natureza física, biológica e química ocorrerão, acarretando uma

atenuação do impacto poluente original.” (MANUAL DE OPERAÇÃO, 1992).

“[...] waste stabilization ponds are impoundments into wich wastewater relies rolely

on the natural processes of biological purification that occur in any natural water

body. No external energy, ather than derived from sunlight, is requiered for their

operation.” 2(MARA et al., 1992).

“As lagoas de estabilização constituem um processo biológico de tratamento de águas

residuárias que se caracterizam pela simplicidade, eficiência e baixo custo.”

(MATSUSHITA, S.D. apud KELLNER e PIRES, 1998).

1 “Lagoas de estabilização é o termo ou denominação que inclui todos os tipos de lagoas ao mesmo tempo, que

descreve melhor os processos que se desenvolvem durante o tratamento das águas residuárias.” 2“[...] lagoas de estabilização são açudes dentro dos quais o esgoto flui, entrando e saindo após em período de

retenção definido. O tratamento conta apenas com os processos naturais de purificação biológica que ocorrem em

qualquer corpo natural de água. Nenhuma energia externa, além daquela originada da luz solar, e requerida para a

operação.”

18

2.1.2 Histórico

O tratamento de esgotos em lagoas surgiu, em vários lugares do mundo, de maneira

mais ou menos “casual”, ao lançar-se esgotos em lagoas pré-existentes e verificando que esses

esgotos, em geral eram estabilizados, sem a esperada produção de mau cheiro, ao mesmo tempo

que as águas da lagoa se tornavam esverdeadas, graças à proliferação de algas microscópicas

estimulada pelos esgotos como se tratasse de um adubo. (BRANCO, S. M., 2002).

Nos EUA, provavelmente em 1901, uma lagoa de armazenamento de esgotos foi

construída na cidade de San Antonio, Texas, com a finalidade de utilizar a água na irrigação.

Verificou-se, posteriormente, que os efluente possuíam melhor qualidade que os afluentes, ou

seja, ocorrera um tratamento do esgoto. (VICTORETTI, 1964 ; SILVA e MARA, 1979).

A Califórnia iniciou o uso de lagoas de estabilização a partir de 1911, quando

Betterweet, no Condado de San Benito, construiu uma lagoa para receber águas residuárias de

estações de bombeamento de petróleo, de unidades geradoras de vapor e águas residuárias

domésticas.(OSWALD, 1961 apud SILVA e MARA, 1979).

Em 1924, na cidade de Santa Rosa, Califórnia, lançaram-se os esgotos sobre um leito

natural de pedras, imaginando-se que este funcionaria como um filtro natural, antes do despejo

final no poluído córrego Santa Rosa. Em pouco tempo, o esgoto bruto colmatou o leito de pedra

formando uma lagoa de 90cm de profundidade, sem apresentar odores desagradáveis.

(KELLNER e PIRES, 1998).

Em meados de 1940, foram iniciadas pesquisas para a depuração do esgoto bruto de

Melbourne, empregando-se lagoas de estabilização (PARKER et al., 1950; VICTORETTI, 1964).

A primeira lagoa de estabilização a ser construída nos Estados Unidos, seguindo os

princípios técnicos até então disponíveis, foi a da cidade de Maddock, na Dakota do Norte, em

1948. (SVORE, 1961 apud SILVA e MARA, 1979).

19

Em fins da década de 50, principalmente durante a década de 60, as lagoas de

estabilização despertaram mais interesse, passando a ser usadas largamente, não só como

processo de tratamento das águas residuárias domésticas, mas também daquelas industriais, e

chamaram a atenção dos estudiosos em várias partes do mundo, os quais passaram a aprofundar,

através de pesquisas, o conhecimento sobre o processo em questão. (SILVA e MARA, 1979).

Pode-se concluir, do que foi exposto, que inicialmente as lagoas de estabilização

foram utilizadas sem nenhum critério técnico e, em diversos casos, completamente por acaso.

No Brasil, a primeira lagoa de estabilização a ser construída dentro de critérios

técnicos foi a da cidade de São José dos Campos, no Estado de São Paulo, cujo idealizador foi o

Eng°. Benoit Almeida Victoretti, no ano de 1960. Essa lagoa, tendo caráter experimental, tipo

australiano, serviu para o levantamento de dados iniciais sobre rendimento, associações

biológicas entre algas e bactérias, tempos de detenção e muitos outros parâmetros importantes

para projeto. (KELLNER e PIRES, 1998).

No Estado do Ceará, o primeiro sistema de lagoa foi implantado em 1974, no maior

conjunto habitacional da cidade de Fortaleza, o Conjunto Ceará. (DA SILVA et al., 1999).

Existem pelo menos 40 ETE’s do tipo lagoas de estabilização no Ceará, das quais 21

estão na Região Metropolitana de Fortaleza. Encontram-se em fase de projeto ou execução mais

60 ETE’s deste tipo. (DA SILVA e ARAÚJO, 2004).

2.1.3 Generalidades

A partir de 1950, quando houve uma maior ascensão aos estudos técnicos, trazendo

dados que permitiam um melhor dimensionamento das lagoas, principalmente em termos de

tempos de detenção, dois sistemas logo se diferenciaram pelo tratamento prévio dado aos esgotos

antes de seu lançamento à lagoa:

20

a) O “sistema americano”, em que o esgoto era submetido previamente a um

tratamento primário, em decantadores primários, visando não só reduzir a carga de sólidos mas,

principalmente, “clarificar” os esgotos, permitindo maior penetração da luz, essencial à

fotossíntese;

b) O “sistema australiano”, em que não só a sedimentação, mas uma depuração prévia

era realizada em uma lagoa primária, com menor tempo de detenção, onde se realizava uma

digestão anaeróbia, metânica, a céu aberto. (BRANCO, 2002).

2.1.4 Descrição e Caracterização

Nas lagoas de estabilização os esgotos são lançados e mantidos durante vários dias

(período de detenção), necessários para que a matéria orgânica sofra, convenientemente, a ação

de processos naturais de tratamento físico, bioquímico e biológico, denominados “auto-

depuração” ou “estabilização”. (DACACH, 1984).

Estes processos naturais, sob condições parcialmente controladas, são responsáveis

pela transformação de compostos orgânicos putrescíveis em compostos minerais ou orgânicos

mais estáveis, daí a denominação restritiva de “estabilização”. (BRANCO, 2002).

Conforme Von Sperling (1996), as lagoas de estabilização são indicadas para as

condições brasileiras, devido aos seguintes aspectos:

Vasta disponibilidade de área;

Condições climáticas favoráveis (temperatura e insolação altas);

Simplicidade operacional;

Necessidade de poucos ou nenhum equipamento.

21

As lagoas de estabilização são classificadas em quatro (04) tipos, segundo o ponto de

vista do processo de degradação biológica da matéria orgânica. (POVINELLI, 1977; HAMMER,

1979; ANDRADE NETO, 1997).

2.1.5 Lagoas Anaeróbias

As lagoas anaeróbias funcionam de modo semelhante a uma fossa séptica desprovida

de cobertura. Seus principais inconvenientes são os maus odores e necessidade de remoção

periódica do lodo. (DACACH, 1984).

O processo de depuração que é desenvolvido nestas lagoas não necessita da presença

de luz solar na massa líquida, permitindo assim, a total negligência quanto a turbidez, e com isso,

possibilita a entrada no sistema de altas cargas orgânicas. (ANDRADE NETO, 1997).

Conforme Silva e Mara (1979), a operação ótima dessa lagoa depende do equilíbrio

entre as bactérias formadoras de ácido e as formadoras de metano. Com este equilíbrio

estabilizado, a temperatura será maior que 15°C e seu pH deve ser mantido acima de 6. Mantidos

estes parâmetros, a acumulação de lodo é mínima e sua remoção ocorrerá a cada 3 a 5 anos.

Segundo Von Sperling (1996b), a profundidade dessas lagoas é da ordem de 4 a 5m,

o que permite reduzir a possibilidade da penetração do oxigênio produzido na superfície, para as

camadas mais profundas.

A eficiência provável na remoção de DBO nas lagoas anaeróbias está intimamente

relacionada à detenção e à temperatura do líquido (ver Tabela 2.1).

22

Tabela 2.1 – Percentagem de redução da DBO5 afluente em função da temperatura da água e do

tempo de detenção hidráulica (Td).

Temperatura Lagoas

Anaeróbia (°C)

Tempo de

Detenção (dias)

Remoção de

DBO5 (%)

10 – 15 4 – 5 30 – 40

15 – 20 2 – 3 40 – 50

20 – 25 1 – 2 50 – 60

25 – 30 1 - 2 60 – 80

Fonte: ARCEIVALA citado em YANEZ (1993)

Conforme Mendonça (1990) apud Von Sperling (1996b): “A taxa de acúmulo de lodo

nas lagoas anaeróbias é da ordem de 0,03 a 0,04m3/hab.ano”. Este autor cita que essas lagoas

devem ser limpas quando a camada de lodo atingir aproximadamente a metade da altura útil.

O tratamento de esgoto afluente se dá pela atuação de dois processos que são a

sedimentação e a digestão anaeróbia.

2.1.5.1 Digestão Anaeróbia

De forma simplificada, a digestão anaeróbia é um processo que ocorre em duas fases.

Este processo depende do delicado equilíbrio entre as bactérias formadoras de ácidos,

denominadas acidogênicas, e aquelas formadoras de metano, as metanogênicas. (SILVA e

MARA, 1979).

Segundo Braile e Cavalcanti (1993), os microrganismos responsáveis pela

decomposição da matéria orgânica são comumente divididos em dois grupos: o primeiro,

hidroliza e fermenta compostos orgânicos complexos para ácidos orgânicos simples; o segundo

grupo, converte os ácidos orgânicos formados pelo primeiro grupo em gás metano e gás

carbônico. As bactérias responsáveis por esta transformação são estritamente anaeróbias.

23

A digestão anaeróbia que ocorre neste tipo de lagoa é um processo biológico natural

que acontece na ausência de oxigênio molecular, resultando, como principais produtos gasosos, o

metano e o gás carbônico. (ZAIAT, 2002).

Embora o processo de digestão anaeróbia seja simplificadamente considerado como

de duas fases, este pode ser subdividido em quatro fases principais, como: Hidrólise,

Acidogênese, Acetogênese e Metanogênese. A Figura 2.1 representa esquematicamente os grupos

bacterianos e as fases da digestão anaeróbia.

Fonte: Adaptado de Chernicharo, 1997.

Figura 2.1 – Seqüências metabólicas e grupos microbianos envolvidos na digestão

anaeróbia.

24

Em cada fase da digestão anaeróbia pode ser verificado o seguinte:

Hidrólise: Nessa fase se dá a liquefação da matéria sólida insolúvel em substâncias

solúveis. Essa etapa é realizada graças à ação de enzimas exógenas, as quais, uma vez produzidas

pelas bactérias, são liberadas no meio onde vão exercer sua atividade catalizadora sobre o

material sólido de forma a que, uma vez solúveis, possam ser absorvidos através das paredes

celulares dos microrganismo bacterianos (BRANCO, 1986).

Acidogênese: Os açucares e aminoácidos são absorvidos pelos organismos

acidogênicos e fermentados intracelularmente a ácidos graxos de cadeias mais curtas, como ácido

propiônico, butírico, além de CO2, H2 e acetato.

Acetogênese: As bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos

gerados na fase acidogênica em substrato apropriado para as bactérias metanogênicas. Dessa

forma, as bactérias acetogênicas fazem parte de um grupo metabólico intermediário que produz

substrato para as metanogênicas (VAN HAANDEL e LETTINGA, 1996).

Metanogênese: A etapa final no processo global de degradação anaeróbia do

compostos orgânicos em metano e dióxido de carbono é efetuada pelas bactérias metanogênicas.

Metano é o produto final da mineralização da digestão anaeróbia.

Os principais problemas operacionais das lagoas anaeróbias são os seguintes

(CETESB, 1989; JORDÃO e PESSOA, 1995).

aparecimento de maus odores

proliferação de insetos

crescimento de vegetais

manchas verdes no encontro do nível de água com o talude

entupimento das tubulações de entrada

superfície da lagoa coberta por uma camada de escuma.

25

2.3.6 Lagoas Facultativas

As lagoas facultativas são aquelas em que ocorrem, simultaneamente, processos de

fermentação anaeróbia, oxidação aeróbia, e reação fotossintética. Uma zona de atividade

anaeróbia é sobreposta por uma zona de atividade biológica aeróbia, próxima à superfície

(KELLNER e PIRES, 1998).

O termo facultativa refere-se à dualidade ambiental característica desse tipo de lagoa:

aeróbia na superfície e anaeróbia no fundo. Durante a maior parte do dia, prevalecem as

condições aeróbias na maior parte da coluna líquida, devido principalmente à produção de

oxigênio fotossintético e a reaeração superficial. Ao anoitecer, cessada a incidência da luz solar

sobre a lagoa, a produção de oxigênio, a partir da fotossíntese é interrompida. Com isso, passa a

prevalecer a condição anaeróbia na maior parte da coluna líquida. Essa região em que ora aparece

como aeróbia, ora como anaeróbia, caracteriza esse tipo de lagoa como facultativa. A Figura 2.2

ilustra a ocorrência das três zonas presentes nas lagoas facultativas.

Fonte: Adaptado de Kellner e Pires (1998)

Figura 2.2 – Variação das zonas aeróbias e anaeróbias de uma lagoa facultativa

O trabalho de degradação da matéria orgânica em lagoas facultativas dá-se pelas

bactérias e algas através de dois princípios básicos, respectivamente: respiração e fotossíntese. O

primeiro constitui um processo pelo qual os organismos liberam dos alimentos ingeridos ou

acumulados as energias necessárias para suas atividades vitais, inclusive locomotoras. A

fotossíntese é um processo contrário da respiração, na qual, determinados organismos conseguem

sintetizar a matéria orgânica, portanto acumular energia, utilizando como fonte de energia a luz

solar. Esses dois processos podem ocorrer com alta, baixa ou nenhuma intensidade, dependendo

26

da profundidade e do horário de ocorrência em diferentes pontos da lagoa definidos por zona

anaeróbia, aeróbia e zona facultativa.

Na zona anaeróbia não ocorre fotossíntese devido à falta de luz solar, portanto, não há

oxigênio. O que ocorre é um processo de respiração anaeróbia, onde o lodo de fundo formado

pela sedimentação da matéria orgânica em suspensão (DBO particulada) é decomposto pelas

bactérias anaeróbias e convertido a gás carbônico, metano, água, gás sulfídrico e outros.

Andrade Neto (1997), diz que compostos mal cheirosos como gás sulfídrico, por

exemplo, formado na camada de lodo do fundo são oxidados no meio aeróbio não chegando a

alcançar a superfície e por conseqüência não gera problema de mau odor, salvo esporádicos

problemas de sobrecarga ou variações bruscas de temperatura.

Na zona aeróbia, camada mais superficial da lagoa, a fotossíntese é bastante intensa

devido à incidência direta de luz solar sobre a mesma. Nessa zona, o processo de oxidação da

matéria orgânica suspensa, que não sedimentou, ocorre por meio de respiração aeróbia.

Com a profundidade, tem-se a zona facultativa, que é o intermediário entre as zonas

anaeróbias e aeróbias. Nesta zona, o processo fotossintético é menor e, por conseqüência, o

oxigênio dissolvido também. As bactérias presentes são as facultativas, que sobrevivem tanto na

presença como na ausência de oxigênio.

De acordo com Von Sperling (1996b), o comportamento das algas e bactérias,

portanto, está relacionado ao balanço do consumo e produção de oxigênio e gás carbônico através

dos processos de fotossíntese e respiração, onde na fotossíntese as algas consomem o gás

carbônico produzido pelas bactérias para produzir oxigênio e na respiração as bactérias

consomem este oxigênio para produzir gás carbônico e vice-versa. Existe, portanto, uma

associação de mútuo benefício (simbiose) entre as algas e bactérias em uma lagoa. As Figuras 2.3

e 2.4 apresentam a ocorrência da simbiose e o funcionamento de uma lagoa facultativa,

respectivamente.

27

Fonte: Silva e Mara (1979)

Figura 2.3 – Simbiose de algas e bactérias em lagoas de estabilização

Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996b)

Figura 2.4 – Esquema simplificado do funcionamento de uma lagoa facultativa

Para que ocorra a fotossíntese é necessário energia luminosa. Como a mesma só

acontece durante o dia, no período da noite pode ocorrer uma mistura, e como não há fotossíntese

o consumo de oxigênio prevalece sobre a produção. Apenas na superfície da lagoa é que se

encontra oxigênio dissolvido devido a reaeração atmosférica. Von Sperling (1996b) explica que,

com a profundidade, na lagoa existe um ponto chamado oxipausa onde a produção de oxigênio

pelas algas se iguala ao consumo de oxigênio pelas próprias bactérias e pelos microrganismos

decompositores.

zona anaeróbia

zona facultativa facultativa

zona aeróbia

algas bactérias

CO2

@

@2 O2

O2

28

As condições ambientais exercem também grande influência nas lagoas de

estabilização, sendo as principais: radiação solar, temperatura e vento, os quais são comentados

na Tabela 2.2 (Jordão e Pessoa, 1995 apud Von Sperling, 1996b).

Tabela 2.2 – Influência dos principais fatores ambientais externos em lagoas de estabilização

Fator Influência

Radiação solar - Velocidade de fotossíntese

Temperatura - Velocidade de fotossíntese

- Taxa de decomposição bacteriana

- Solubilidade e transferência de gases

- Condições de mistura

Vento - Condições de mistura

- Reaeração atmosférica (*) (*) mecanismo de menor importância no balanço de OD

Fonte:Von Sperling (1996b)

Silva e Mara (1979) relatam que a mistura realiza algumas funções vitais numa lagoa,

tais como: minimiza a possibilidade de ocorrência de curtos circuitos hidráulicos, reduz a

formação de zonas estagnadas, distribui uniformemente no sentido vertical da DBO (algas e

oxigênio), transporta as algas não motoras para a zona fótica superficial, que tendem a

sedimentar, e transporta oxigênio produzido na zona fótica para as camadas inferiores, podendo

assim, aumentar a carga de DBO que pode ser tratada em uma lagoa.

Quando numa lagoa não há mistura, a mesma fica sujeita a ocorrência de um processo

chamado estratificação térmica, a qual provoca a separação da camada superficial (quente) da

inferior (fria) por uma fina camada de mudança de temperatura chamada termoclima. Quando

isso acontece, há redução na produção de oxigênio e na estabilização da matéria orgânica,

ocasionando, assim, a redução na eficiência do tratamento.

O efluente de uma lagoa facultativa possui as seguintes características principais

(CETESB, 1989):

cor verde devida às algas;

29

elevado teor de oxigênio dissolvido;

sólidos em suspensão, embora praticamente estes não sejam sedimentáveis (as

algas não sedimentam no teste de cone Imhoff).

Assim como nas lagoas anaeróbias, para as lagoas facultativas adotam-se alguns

critérios de projeto durante sua implantação. A taxa de aplicação superficial é um dos mais

importantes itens de projeto, e fundamenta-se na necessidade de uma área extensa à exposição da

luz solar e sua taxa é expressa em termos de carga de DBO (Ls, expressa em KgDBO5/ha.d). Von

Sperling (1996b) adota taxas de aplicação superficial variando de acordo com cada região:

Regiões com inverno quente e elevada insolação: Ls = 240 a 350 KgDBO5/ha.d

Regiões com inverno e insolação moderados: Ls = 120 a 240 KgDBO5/ha.d

Regiões com inverno frio e baixa insolação: Ls = 100 a 180 KgDBO5/ha.d

A profundidade é outro item importante e exerce influência em aspectos físicos,

biológicos e hidrodinâmicos da lagoa. Von Sperling (1996b) adota uma faixa que varia de 1,5m a

2m. Silva e Mara (1979) e Kellner e Pires (1998) adotam profundidades para as lagoas

facultativas de 1m a 1,5m.

O tempo de detenção hidráulico é um critério que se refere ao tempo necessário de

ocorrência da estabilização da matéria orgânica, e está associado ao volume e à vazão de projeto.

As faixas adotadas por Von Sperling (1996b) variam de 15 a 45 dias. Já Kellner e Pires (1998)

dizem que podem variar próximas a 20 dias. Quanto à geometria da lagoa (relação

comprimento/largura) pode variar de L/B = 2 a 4 (VON SPERLING, 1996b).

2.3.7 Lagoas de Maturação

As lagoas de maturação, também conhecidas como lagoas de polimento, funcionam

como segundo estágio de tratamento após as lagoas facultativas. As mesmas são projetadas para

receber o efluente das lagoas facultativas, ou de outros processos de tratamento, objetivando

30

melhorar a qualidade do efluente. Dentre os mais diversos tipos de tratamento de esgoto, as

lagoas de maturação são as mais eficientes na remoção de organismos patogênicos.

A remoção de patogênicos em uma lagoa de estabilização é devida ao tempo de

exposição destes microrganismos a condições adversas de sobrevivência, dependentes de:

temperatura elevada; radiação ultravioleta; condições aeróbias, principalmente em níveis de

saturação de O2; redução do substrato (nutrientes orgânicos); competição vital; pH elevado; e a

combinação de vários destes fatores (ANDRADE NETO, 1998).

Von Sperling (1996a) diz que entre os organismos a serem removidos, incluem-se

bactérias, vírus, cistos de protozoários e ovos de helmintos. As bactérias e vírus são representados

pelos coliformes como indicadores. A remoção de bactérias e vírus é influenciada pelas

condições adversas; já os cistos de protozoários e ovos de helmintos são removidos através da

sedimentação.

Segundo Silva e Mara (1979), as lagoas de maturação, quando bem dimensionadas,

chegam a remover até 99,99% ou mais de coliformes fecais presentes no esgoto bruto, não

apresentando, assim, problemas para obter efluentes que exijam menos de 5000 CF/100mL.

Além de remover patógenos, as lagoas de maturação são bastante eficientes na

remoção de nutrientes, principalmente, nitrogênio e fósforo. Uma das formas de remoção de

nitrogênio se dá através da volatilização da amônia e a remoção de fósforo, através da

precipitação de fosfatos, principalmente na forma de hidroxiapatita. Estes dois tipos de remoção

ocorrem devido às condições de baixa profundidade, a qual permite a ocorrência total da

fotossíntese em toda a lagoa, e por conseqüência, elevados valores de pH, portanto fatores

característicos das lagoas de maturação (SILVA e MARA, 1979).

De acordo com Von Sperling (1996b), em termos de projeto de implantação, as

lagoas de maturação são usualmente projetadas com baixas profundidades, de forma a maximizar

os efeitos bactericidas da luz solar, bem como da fotossíntese, resultando na elevação do pH.

Valores comumente adotados são de 0,8 a 1,5m.

31

2.1.8 Lagoas de Alta Taxa de Degradação

São lagoas de estabilização pouco profundas, projetadas para o tratamento de águas

residuárias decantadas, visando uma produção máxima de algas (SILVA e MARA, 1979).

Constituem um poderoso método para produção de proteínas, sendo de 100 a 1000 vezes mais

produtivas que a agricultura convencional (Ver Tabela 2.3). É aconselhável o seu uso, para

tratamento de esgoto, quando houver a viabilidade do reaproveitamento da produção das algas. A

sua operação exige pessoal capaz e o seu uso é restrito. A profundidade média é de 0,3m a 0,5m

(FUNASA, 2004).

Segundo Andrade Neto (1997), essas lagoas, mesmo sem ter a massa líquida clara

como as de maturação, aproveitam ao máximo a energia da luz solar porque são ainda mais rasas

(± 50 cm) e, conseqüentemente, têm alta produção de oxigênio fotossintético e mantêm condições

aeróbias predominantes mesmo sob altas cargas orgânicas, resultando uma alta taxa de

degradação.

A biomassa de algas produzida, após certificação da ausência de algas toxigênicas,

pode ser empregada como alimento peletizado, fertilizante, na produção de biogás e como fonte

de produtos químicos. Apesar de potencialmente promissora, a produção de algas em lagoas de

alta taxa tem aceitação pública limitada e custo elevado (ARAÚJO, 1999).

O dimensionamento de lagoas de alta taxa baseia-se na taxa de fotossíntese

pretendida para a lagoa, dependendo, portanto, de condições climáticas (luz e temperatura) que

favoreçam a atividade fotossintética. Normalmente, o efluente deste tipo de lagoa, após a

remoção das algas, apresenta uma DBO5 de 20 mg/L e OD em torno de 0,5 mg/L .

32

Tabela 2.3 – Produções de Proteínas de Culturas Agrícolas comparadas com a produção de algas

em lagoa de Alta Taxa de Degradação

Produção de Proteínas de Culturas Agrícolas e Aquaculturas

Cultura Produção de Proteínas

(kg/ha.ano)

Soja

Milho

Trigo

Arroz

Algas

650

270

150

55

82.000+

+ Produção de uma lagoa de Alta Taxa de Degradação.

Fonte: Adaptado de McGarry (1971)

2.2 Legislação Brasileira para Corpos Aquáticos e Padrões de Lançamento de Efluentes

A legislação federal que determina os padrões e critérios de qualidade das águas a

serem mantidos no território nacional é a Resolução n° 357, de 17 de março de 2005, do

Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA, a qual estabelece a classificação das águas

doces, salobras e salinas em treze classes e os parâmetros físicos, químicos e biológicos que as

definem, estabelecendo as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras

providências.

Segundo Bezerra (2004), o Estado do Ceará, assim como outros estados brasileiros,

ainda não dispõem de um enquadramento dos seus vários corpos d’água, portanto se os mesmos

forem de água doce são automaticamente classificados como sendo de Classe 2. A Tabela 2.4

mostra os padrões de qualidade a serem mantidos nos corpos d’água de Classe 2, de acordo com

a resolução CONAMA 357/05.

33

Tabela 2.4 – Padrões de qualidade a serem mantidos em corpos d’água de classe 2

Parâmetro

Valor limite no corpo d’água

Potencial Hidrogeniônico 6 a 9

Demanda Bioquímica de Oxigênio 5 mg/L

Oxigênio Dissolvido 5 mg/L

Nitrogênio amoniacal 3,7 mg/L N, para pH 7,5

2,0 mg/L N, para 7,5 pH 8,0

1,0 mg/L N, para 8,0 pH 8,5

0,5 mg/L N, para pH 8,5

Nitrato 10 mg/L

Fósforo total

Até 0,030 mg/L em ambientes lênticos

Até 0,050 mg/L em ambientes intermediários

Coliformes fecais 1000 CF/100mL Fonte: Resolução CONAMA 357/05

Além dos padrões de qualidade estabelecidos para os corpos d’águas, a legislação

determina os padrões de lançamento nos mesmos, para efluentes de qualquer fonte poluidora.

Vários estados brasileiros dispõem de legislação própria para o controle de efluentes.

No Estado do Ceará, a Superintendência Estadual de Meio Ambiente – SEMACE estabelece a

legislação que regulamenta os padrões de lançamento de efluentes através da Portaria n° 154, de

Julho de 2002, a qual dispõe sobre os padrões e condições para o lançamento de efluentes

líquidos gerados por fontes poluidoras.

O artigo 4° da Portaria 154/02 diz que as indústrias ou qualquer fonte poluidora

localizada em áreas não dotadas de rede pública provida de sistema de tratamento, deverão

possuir estação de tratamento própria, de maneira a atender aos padrões de qualidade dos cursos

de água estabelecidos em função de sua classe, segundo seus usos preponderantes, bem como a

enquadrar seus despejos líquidos aos padrões estabelecidos.

A Portaria 154/02 determina, no § 2°, que, devido às características específicas, os

efluentes provenientes de sistemas de lagoa de estabilização deverão obedecer aos mesmos

padrões estabelecidos pelo art. 4°, com exceção de alguns parâmetros. A Tabela 2.5 mostra os

34

parâmetros com seus respectivos valores estabelecidos pela Portaria 154/02, para qualquer

estação de tratamento, e menciona os valores em particular para sistemas de lagoas de

estabilização.

Tabela 2.5 – Padrões de lançamento de efluentes. Portaria 154/02, do Estado do Ceará.

Parâmetro

Portaria 154/02

Portaria 154/02 – Lagoas de

Estabilização pH Entre 5 – 9 Entre 7,5 – 10

Temperatura (°C) Inferior a 40 Inferior a 40 *

Materiais

Sedimentáveis (mL/L)

Até 1 Até 1 (1)

Óleos e graxas (mg/L)

Minerais até 20

Vegetais e gorduras

animais até 50

Minerais até 20

Vegetais e gorduras animais até 50

Materiais flutuantes Ausentes Ausentes

Amônia total (mg N/L) 5 5

Oxigênio dissolvido

(mg/L)

-

3

DBO5 (mg/L) - 60 amostra filtrada

DQO (mg/L) 200 200 amostra filtrada

Sólidos em Suspensão

Total (mg/L)

Efluentes industriais 100

Efluentes domésticos 50

150

Coliformes Fecais 5000 5000

*sendo que a elevação da temperatura do corpo receptor não deverá exceder a 3°C

(1) em teste de 1 hora em Cone Imhoff Fonte: SEMACE – Portaria 154/02

35

2.3 Biorremediação

2.3.1 Definições e Aplicabilidade

A biorremediação tem sido definida de muitas formas pelos principais organismos e

centros de pesquisa. A Agência de Proteção Ambiental Americana (US-EPA) apresenta uma

definição genérica à informação sobre a prática da biorremediação: “Biorremediação é o processo

de tratamento que utiliza a ocorrência natural de microrganismos para degradar substâncias

toxicamente perigosas transformando-as em substâncias menos ou não tóxicas”.

Cookson Jr. (1995) define biorremediação como sendo uma tecnologia de utilização

de microrganismos na recuperação de áreas degradadas pela disposição de resíduos,

particularmente químicos tóxicos. Branco (2002) explica essa tecnologia dizendo que consiste na

intensificação da atividade decompositora, mediante seleção dos microrganismos envolvidos,

adição de nutrientes ou modificação das características ambientais, de modo a torná-las mais

favoráveis à ação dos microrganismos envolvidos no processo e, eventualmente, adaptação de

espécies de microrganismos decompositores para que exerçam mais eficazmente a ação

decompositora sobre compostos mais resistentes a biodegradação.

A Figura 2.5 apresenta um resumo das principais denominações que a biorremediação

pode assumir segundo a localização onde ela praticada e as ações aplicadas.

36

Fonte PELEGRINI et al., 2003.

Figura 2.5 Denominações usualmente empregadas para biorremediação

O processo de biorremediação que se dá no local contaminado é denominado

biorremediação in situ (no local). Este processo, por ocorrer de forma intrínseca, no qual a

ciência pouco interfere, acontece se valendo dos microrganismos existentes no local para a

biodegradação. Quando há total ausência de interferência da ciência no processo, ela é

denominada intrínseca-natural e, quando, em que pese à existência dos microrganismos

necessários a biodegradação, ela não é em quantidade ou na localização exata para efeito efetivo

sobre os contaminantes, a ciência dá uma mãozinha à natureza, através da recolocação de

microrganismos e outros processos muito próximos dos utilizados pela própria natureza para

fortalecer a ação dos microrganismos no processo de biodegradação. Esta segunda forma é

denominada intrínseca-auxiliada (PELEGRINI et al., 2003).

BIORREMEDIAÇÃO

IN SITU EX SITU

ENGENHADA INTRÍNSECA

NATURAL AUXILIADA

37

A biorremediação intrínseca é sempre in situ, ou seja, ela é, conceitualmente, sempre

realizada no local da ocorrência contaminadora.

Há casos, entretanto, em que um simples auxílio não é suficiente à remediação por

biodegradação natural (a biorremediação é possível, porém é necessária uma série muito maior de

providências do que o simples auxílio ao meio ambiente natural). A tais casos são aplicadas

verdadeiras técnicas de engenharia, que vão desde a modificação topográfica do local,

implantação de novos microrganismos (organismos alóctones), implantação de bioreatores,

aplicação de nutrientes. As técnicas que alocam grande quantidade de recursos tecnológicos,

aliadas a um planejamento meticuloso e extenso, são chamadas biorremediação engenhada.

A biorremediação engenhada, dependendo das circunstâncias, pode ser realizada in

situ, o que inicialmente é sempre recomendável por questões econômicas e de menor agressão ao

meio ambiente.

Casos existem, entretanto, em que o material ou parte do ambiente, normalmente

quando se trata de solo, há de ser removido para se evitar riscos de alastramento da área

contaminada. Também, quando a remoção do ambiente contaminado é de pouca monta, vale a

pena ser removida a parte contaminada a fim de evitar-se um alastramento de contaminação.

Neste caso, a biorremediação é denominada ex-situ .

2.3.2 Biorremediação no Brasil

No mundo desenvolvido, é crescente o uso de biorremediadores no tratamento de

esgotos domésticos e industriais com o propósito de preservar o meio ambiente e a saúde da

população.

No Brasil, atualmente, os esforços desenvolvidos para elucidação da microbiologia

ambiental são incipientes se comparados àqueles nos países desenvolvidos. Os estudos se

concentram em maior intensidade na microbiologia de águas de abastecimento, portanto controle

38

de qualidade de mananciais e avaliação da biodegradação de compostos poluentes, do que na

microbiologia dos processos de tratamento de resíduos. Porém, nota-se o aparecimento de grande

interesse às linhas de pesquisa que contemplam a avaliação da microbiologia de bioreatores

aplicados ao tratamento de resíduos, não somente pela sua importância intrínsica, mas também

devido ao melhor conhecimento da biodiversidade microbiana existente nos ecossistemas

brasileiros.

Nos laboratórios da Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA) da Unicamp, tem-

se realizado pesquisas nessa área. O objetivo principal dos estudos conduzidos na FEA, é

combater a contaminação do ambiente (mar, solo, rios e lençol freático), evitando desse modo

prejuízos à cadeia alimentar e, conseqüentemente, ao homem.

Pesquisadores da Embrapa-Meio Ambiente em Jaguariúna, SP desenvolveram meios

para multiplicar microrganismos (fungos, bactérias e actinomicetos) em laboratório, utilizando

fermentadores, para depois inoculá-los em áreas contaminadas, acelerando assim o processo de

biodegradação.

Uma das técnicas da biotecnologia é a biolixiviação, similar à bioventilação, nela, os

microrganismos são recirculados nas pilhas de resíduos sólidos industriais até baixar a

concentração do poluente alvo. Essa técnica vem sendo utilizada em Minas Gerais com sucesso

na indústria de mineração.

Segundo técnicos da empresa LMS Meio Ambiente S/C Ltda., a tendência no Brasil é

o desenvolvimento de processos biológicos de tratamento de baixo custo, que permitam a sua

utilização em larga escala, atendendo às necessidades inerentes a qualidade ambiental e de saúde

pública, além da preservação dos recursos naturais, notadamente os ecossistemas aquáticos.

2.3.3 Ação e Controle

As bactérias utilizadas na biorremediação se encontram abundantemente na natureza;

são microrganismos facultativos selecionados por sua grande capacidade de produzir as enzimas

39

necessárias para quebrar as estruturas dos componentes orgânicos e especializados em digerir de

forma mais rápida, segura e principalmente a baixo custo, todo o lixo orgânico produzido pelo

homem, ou seja: gorduras, óleos, excretas, detergentes, restos de alimentação, papéis e outros,

transformando-os em dióxido de carbono, sais, água, energia e outros dejetos inócuos ao meio

ambiente.3

A biorremediação tem sido utilizada desde o final da década de 70 no processo de

degradação de produtos derivados de petróleo e hidrocarbonetos, e que ao longo dos anos vem se

aperfeiçoando no tratamento de várias naturezas no meio ambiente, tais como: no tratamento de

resíduos sólidos em aterros sanitários, estações de tratamento de esgoto doméstico e industrial,

despoluição de rios, lagos e oceanos.

De acordo com Tortora et al. (2000), a biorremediação pode ser utilizada para

remover poluentes químicos e naturais, e as bactérias utilizadas podem ser naturais ou

geneticamente modificadas, ou ainda complementadas com fertilizantes de vegetais comuns de

nitrogênio e fósforo (biofertilizantes) dependendo do tipo de poluente que se deseja remover.

Este último é um modo muito simples de acelerar o processo de limpeza e não necessita de

engenharia genética, além do que, cientistas têm comprovado sua eficiência na remoção de

petróleo, através do aumento da velocidade de degradação do mesmo.

Segundo Pedersen et al. (1992), as atividades de correção do ambiente, empregando

microrganismos adaptados podem ser desenvolvidas in situ, isto é, no próprio campo, ou local

afetado pelo lançamento continuado de um produto orgânico nocivo, ou, ao contrário, mediante a

transferência do material poluente para um local apropriado – eventualmente um bioreator –

onde será feita a biorremediação em condições mais controladas.

_______________ 3

http://www.sanear01.ubbi.com.br/index.html (07/07/05)

http://www.sanear01.ubbi.com.br/index.html

40

Os bioreatores são sistemas biológicos de tratamento, em especial ao tratamento de

águas residuárias, e que podem ser aeróbios ou anaeróbios, onde, se operados sob determinadas

condições, resulta na estabilização da matéria orgânica poluente. Nestes bioreatores ocorre o

tratamento biológico ou biotratamento, que é uma outra tecnologia, a qual emprega a ação

conjunta de espécies diferentes de microrganismos. Se neste é aplicado aditivo biológico à base

de microrganismos selecionados, irá ocorrer a biorremediação, através da ação única e exclusiva

de bactérias e enzimas produzidas por elas. A Figura 2.6 lista alguns sistemas biológicos

empregados como bioreatores, bem como algumas de suas funções.

Para melhor distingui-las, Griffiths (1992) dá as definições das tecnologias citadas no

tratamento de águas residuárias, a saber: Biotratamento, os poluentes são tratados em bioreatores,

geralmente instalados junto às fontes de emissão; Biorremediação é a recuperação pelo

tratamento in situ de ambientes danificados pela disposição de enormes quantidades de materiais

poluentes tóxicos; pode ser necessário o uso de bioreatores.

Portanto, a biorremediação requer o controle e a manipulação de processos biológicos

microbianos tanto na área degradada, com introdução de microrganismos específicos no local

poluído, e, quando imprescindível, em reatores operados no local de disposição do material

poluente. Neste último caso ocorre a interface com as tecnologias de biotratamento. Porém, na

biorremediação, o objetivo principal é a obtenção de culturas bacterianas altamente

especializadas na degradação de determinados poluentes.

41

Sistemas biológicos

Funções

Lagoas de estabilização

Fornecimento natural de oxigênio

pelo desenvolvimento de algas em

lagoas construídas para a

degradação microbiana de

compostos orgânicos poluentes, e

conversão a dióxido de carbono e

água.

Lodos Ativados, Filtros

Biológicos, Lagoas Aeradas e

Valos de Oxidação

Degradação microbiana de

compostos orgânicos poluentes

através do metabolismo aeróbio,

facilitado pela disponibilidade

artificial de oxigênio em reatores

ou em lagos, e conversão a dióxido

de carbono e água.

Sistema de nitrificação

Conversão de compostos orgânicos

nitrogenados e amônia a nitratos

Sistemas de desnitrificação Conversão de nitratos a nitrogênio

gasoso

Sistema alterado anóxico e aeróbio

para remoção de nutrientes

Remoção de nutrientes,

particularmente de fosfatos

Biodigestão anaeróbia

Degradação microbiana de

compostos orgânicos a ácidos

orgânicos, álcoois, hidrogênio,

dióxido de carbono e metano. Fonte: Baseado em COOKSON JR. (1995).

Figura 2.6 – Sistemas biológicos e funções específicas.

2.4 Estação de tratamento de esgoto de Juazeiro do Norte/CE

2.4.1 Descrição do Projeto

O sistema de tratamento de esgoto de Juazeiro do Norte é composto de duas lagoas

anaeróbias em paralelo, seguidas de duas lagoas facultativas, também em paralelo, com

polimento final em uma lagoa de maturação. O sistema de lagoas é precedido de tratamento

preliminar composto de duas caixas de areia dispostas em paralelo e de gradeamento através de

cestas que retiram o material mais grosseiro do esgoto bruto. (Ver Figura 2.7 e 2.9).

42

O sistema de lagoas é operado sempre com uma divisão eqüitativa dos efluentes para

os dois pares de lagoas anaeróbias e facultativas.

A relação comprimento/largura de cerca de 5 : 1 assegura uma maior proximidade do

tempo de detenção teórico, garantindo assim as eficiências “desejadas”.

A lagoa de maturação confere ao efluente das lagoas facultativas um polimento final,

reduzindo principalmente o número de organismos patogênicos e tendo como benefícios

adicionais a redução do número de algas e da DBO do efluente tratado.

As lagoas anaeróbias foram projetadas para uma carga volumétrica de menos de

200 gDBO5/m3.d, o que praticamente assegura a inexistência de maus odores durante o seu

funcionamento. Entretanto, a partir da caixa de saída da lagoa de maturação foi projetada uma

linha de recirculação cujo objetivo é retornar o efluente supersaturado de oxigênio para a lagoa

anaeróbia sempre que houver a ocorrência de odores fortes.

A vazão média de projeto é de 204,7 l/s (vazão calculada em função do Td).

Nas Figuras 2.8 a 2.10 estão indicados esquemas de estações elevatórias do sistema

de esgotamento de Juazeiro do Norte: do bairro Salesiano (Figura 2.8); do bairro Malvas (Figura

2.9); do bairro Vila Fátima (Figura 2.10).

2.4.2 Características do Sistema

O tratamento preliminar é constituído de grade de barras, caixas de areia e calha

Parshall, executado em uma caixa de concreto armado, com os seus componentes modelados em

paredes secundárias de concreto.

A geometria das lagoas e os tempos de detenção hidráulica da ETE são mostrados na

Tabela 2.6. O tempo de detenção hidráulica (Td) total previsto para o sistema é de 22,8 dias.

43

Tabela 2.6 – Geometria e tempos de detenção hidráulica das unidades de tratamento da série de

lagoas de Juazeiro do Norte

Lagoa Largura x Comprimento à

Meia profundidade (m)

Profundidade

(m)

Tempo de Detenção

Hidráulica (dias)*

Anaeróbia 1

Anaeróbia 2 86,04 x 102,0 (cada) 3,2 2,4

Facultativa 1

Facultativa 2 105,5 x 558,1 (cada) 1,5 10,0

Maturação 113,7 x 558,1 1,5 10,4

*Com base em elementos de projeto da CAGECE.

As lagoas anaeróbias da E.T.E de Juazeiro do Norte/CE foram submetidas a processo

de batimetria, como mostra a Figura 2.11.

44

Fonte: CAGECE de Juazeiro do Norte - Ceará

Figura 2.7 – Lay-out geral da ETE Malvas e estações elevatórias, em Juazeiro do Norte, Ceará

45


Figura 2.8 – Projeto da Estação Elevatória do Bairro Salesiano em Juazeiro do Norte - Ceará

46


Figura 2.9 – Projeto da Estação Elevatória do Bairro das Malvas em Juazeiro do Norte - Ceará

47


Figura 2.10 – Projeto da Estação Elevatória do Bairro Vila Fátima em Juazeiro do Norte - Ceará

48

2.4.3 Problemas Operacionais nas Lagoas Anaeróbias do Sistema ETE Malvas

Para iniciar o tratamento com aplicações de microrganismos foi necessário verificar a

carga de sólidos acumulada no fundo das lagoas anaeróbias. Para isso, a equipe da CAGECE

realizou um trabalho de batimetria técnica, que determina a altura da biomassa (lodo)

sedimentada na lagoa. A Figura 2.11 ilustra o momento da realização da batimetria nas lagoas

anaeróbias do Sistema ETE Malvas.

Figura 2.11 – Batimetria das lagoas anaeróbias do Sistema ETE Malvas, Juazeiro do Norte-Ceará. 2005.

Esse trabalho foi realizado no mês de fevereiro de 2005, logo após o início das

aplicações dos microrganismos. Dados da batimetria constataram que as lagoas encontram-se

assoreadas. As Figuras 2.12 e 2.13 mostram o esquema detalhado dos valores encontrados da

batimetria na primeira e na segunda lagoa anaeróbia.

49

Figura 2.12 – Esquema da batimetria da primeira lagoa anaeróbia. ETE de Juazeiro do Norte, Ceará. 2005.

Fonte: CAGECE

Figura 2.13 – Esquema da batimetria da segunda lagoa anaeróbia . ETE de Juazeiro do Norte, Ceará. 2005.

Fonte : CAGECE

50

As lagoas anaeróbias encontram-se sobrecarregadas com sólidos sedimentáveis. As

mesmas não estão se comportando como anaeróbias devido à baixa profundidade decorrente do

acúmulo de lodo, o que vem prejudicando o funcionamento normal das lagoas.

Lodos de esgotos, mesmo parcialmente digeridos, exercem uma grande demanda de

oxigênio. Além do incremento de matéria orgânica, os lodos contêm grande quantidade de

nutrientes (nitrogênio e fósforo) e microrganismos patogênicos (METCALF & EDDY, 1991).

Sistemas de tratamento de efluentes com desequilíbrios no processo biológico

refletem em conseqüências negativas como: baixa eficiência do tratamento, exalação de odores

desagradáveis, acúmulo de sólidos, depósito de gorduras, etc. Os fatores que levam a esse

desequilíbrio podem ser devidos a sobrecarga, alterações bruscas de pH, concentrações

excessivas de agentes de limpeza, detergentes, branqueadores, produtos químicos, pesticidas e

fertilizantes sintéticos, causando reduções nas populações microbianas e queda da atividade

biológica.4

A CAGECE substituiu o nitrato de amônio NH4 (NO3) por nitrato de sódio (NaNO3)

como auxiliar para a diminuição de emissão de sulfeto gasoso para atmosfera, a partir da unidade

de tratamento preliminar e das lagoas anaeróbias. A quantidade de NaNO3 consumido é de cerca

de 144 Kg por dia (101 a 225 Kg/dia), considerando as informações oferecidas pelos técnicos da

empresa. Tal substituição se deu em razão da necessidade de diminuir a carga total de amônia

entrando no sistema. Este proceder diz mais respeito ao impacto sobre o corpo receptor do que

propriamente ao controle de odor.

As lagoas anaeróbias encontravam-se com grandes camadas de sobrenadantes, os

quais são fonte de mau cheiro, e também com presença de zonas mortas que diminuem a

eficiência, provoca fluxo preferencial e também causa mau cheiro.

_________________________________

4 http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ef_biorremediacao.html (06/07/05)

http://www.uenf.br/uenf/centros/cct/qambiental/ef_biorremediacao.html

51

3.0 MATERIAL E MÉTODOS

Este trabalho foi realizado no município de Juazeiro do Norte no Estado do Ceará.

(Ver Figura 3.0).

Figura 3.0 – Mapa de Localização do Município de Juazeiro do Norte – CE.

52

3.1 Caracterização da Área em Estudo

O município de Juazeiro do Norte está localizada no extremo sul do Estado do Ceará,

no chamado Vale do Cariri, distante cerca de 563 Km de Fortaleza, com uma área de

aproximadamente 235 Km2; limitando-se, ao norte, com Caririaçú; ao sul, com Barbalha; a leste,

com Missão Velha e a oeste, com Crato. Apresenta latitude (S) 7° 12’ 47”, longitude (W) 39° 18’

55”; altitude de 377m em relação ao nível do mar. A temperatura média máxima é de 33,7°C e a

média mínima é de 18,3°C.

Segundo dados do IBGE 2003, a população de Juazeiro do Norte é de 224.014

habitantes, sendo que a maior parte se concentra na zona urbana. A população de Juazeiro do

Norte é bastante heterogênea. Há praticamente pessoas de todos os estados nordestinos, muitos

dos quais romeiros, que para aqui vieram atraídos pela fama do Padre Cícero.

O clima é temperado. De junho a agosto faz um pouco de frio. A época chuvosa

geralmente vai de janeiro a abril. O município é banhado pelo Rio Salgadinho, que nasce na

vizinha cidade do Crato.

Conforme a etimologia, o topônimo Juazeiro deve-se a uma árvore, muito comum na

região Nordeste, que resiste à seca mais inclemente, permanecendo sempre viçosa, chamada

cientificamente Ziziphus Juazeiro. A palavra é híbrida, tupi-portuguesa: juá ou iuá(fruto de

espinho) + o sufixo eiro.

A estação de tratamento de esgotos denominada ETE – MALVAS está localizada no

bairro Malvas do referido município e tem como responsável pela operação e manutenção a

Companhia de Água e Esgoto do Ceará – CAGECE. (ver Figura 3.1).

53

Figura 3.1 – Vista aérea da ETE Malvas, Juazeiro do Norte - CE (Cortesia da CAGECE)

3.2 Alimentação do Sistema de Lagoas

O sistema é alimentado com águas residuárias brutas domésticas e industriais

provenientes de vários bairros da cidade de Juazeiro do Norte, as quais, da rede coletora são

encaminhadas para quatro elevatórias, a saber: elevatória Almino Loiola, Vila Fátima, Malvas e

Salesiano, e destinadas até as lagoas, tendo a divisão de fluxo de acordo com a proximidade entre

os bairros.

A elevatória Almino Loiola contribui para a vazão da elevatória Vila Fátima, que em

seguida encaminha o esgoto para outra elevatória, a das Malvas, que por fim encaminha o esgoto

até as lagoas. A elevatória do Salesiano, está ligada diretamente na entrada das lagoas anaeróbias.

Portanto, existem duas entradas no sistema de lagoas, a das Malvas, cuja vazão é em média 100

L/s, na qual ocorre a junção das elevatórias Almino Loiola e Vila Fátima e uma outra entrada, a

da elevatória individual do Salesiano, cuja vazão situa-se em média de 25 L/s totalizando,

54

portanto, uma vazão atual de 125 L/s, sendo que, de acordo com a CAGECE, a vazão de projeto é

de 204,7 L/s. (ver Figura 2.6).

Todas as elevatórias são constituídas de tratamento preliminar contendo gradeamento

para reter os materiais mais grosseiros, duas caixas de areia, medidor de vazão e poço de sucção.

Os bairros atendidos por esses sistemas são: Centro, Salesianos, Santa Tereza, Pirajá,

Franciscanos, Pio XII, Limoeiro, Vila Fátima, Leandro Bezerra e Romeirão.

Os esgotos são coletados através de ramais prediais, inclusive com caixa de inspeção

nas calçadas e a rede, cuja extensão é de 225.881m, com diâmetros das tubulações variando de

100 a 700mm e encaminhados por gravidade até as elevatórias. A partir destas, o esgoto é

bombeado para a entrada do sistema de lagoas (lagoas anaeróbias). Na entrada das lagoas

anaeróbias e facultativas, como existe em número de duas em cada sistema, há uma caixa de

eqüipartição para dividir o fluxo de efluente para as subseqüentes lagoas. Os efluentes das lagoas

são conduzidos por gravidade nas linhas de recirculação, e o efluente final é lançado também por

gravidade no corpo receptor (Rio Salgado).

Segundo dados da CAGECE, a estação de tratamento de esgotos ETE Malvas está

atendendo, em 2005, cerca de 36,84% da população de Juazeiro do Norte, sendo que, tem

cobertura para atender até cerca de 39,17% da população.

3.3 Equipamentos Utilizados

No desenvolvimento dos trabalhos foi usado os seguintes materiais:

01 tambor com capacidade de 238L

01 compressor para aquário (HP – 400) capacidade 3,5 L/min.

01 funil grande com abertura de 25mm (mínimo)

01 cano de PVC rígido para hidráulica, 1,5m de cano Ø 25mm

01 mangueira cristal 1x 2,0mm (4m de mangueira)

12 bambonas de plástico com capacidade de 10 e 20L

01 veículo utilitário tipo Fiorino (fechada)

55

Equipamentos de proteção individual (EPI)

3.4 Aditivo biológico

Na pesquisa foi utilizado o aditivo biológico a seguir especificado.

3.4.1 Especificações

Nome: Biomix E/G

Conteúdo: Cultura de microrganismos (concent. > ou = 1,0 x 109/cm

3)

Taxa de evaporação: 0,0% líquido com baixo conteúdo de mistura

Polimerização: não ocorre

Toxidade: não tóxico

pH: 6,0 a 7,0

Densidade: 0,6 a 0,8 g/cc

Reatividade: Estável

Responsável técnico: Sáudio Peixoto – CRF-5 nº 973

Fabricação : Bio Ambiental Sistemas de Saneamento Ltda

CGC – 02.031.905/001-54 i.e.: 10.297.508-6

End.: Av. Mutirão, nº 2451, Setor Marista – Goiânia/GO

CEP.: 74.150-340 Fone: (0XX62) 3274.1775

3.4.2 Precauções

Não congelar

Evitar exposições a temperaturas superiores a 40°C

Manter estocado em lugar fresco e seco

Exposição na pele: vermelhão na pele em pessoas alérgicas; nos olhos: pode

causar irritação não patogênica.

56

3.4.3 Preparo do aditivo biológico

O produto utilizado como aditivo biológico foi um composto em pó a base de

microrganismos selecionados, não tóxicos e não patogênicos, e nutrientes (farinha de trigo),

necessitando, antes de sua aplicação, de um preparo para adequá-los as condições de inoculação

no esgoto (Figura 3.2).

O aditivo biológico foi preparado diariamente em um tambor com capacidade para

238 litros, sendo usado um aerador com duas saídas de oxigênio cada uma com pedra porosa,

objetivando aumentar as bolhas de oxigênio para assim poder proporcionar melhores condições

aos microrganismos no seu processo de ativação que começa neste período (Figura 3.3).

No primeiro momento a água de diluição passou por algumas horas aerando para reter

o cloro residual que foi usado na etapa de desinfecção do seu tratamento. Isso se faz necessário

porque o cloro é um bactericida, então sua presença eliminaria os microrganismos inoculados.

Após a água ser oxigenada, o produto é adicionado e homogeneizado e permanece de 2 a 4 horas

aerando; passado esse tempo o mesmo está pronto para ser aplicado. Nesse período, os

microrganismos já estão se ativando e, como há nutrientes, eles se alimentam e começam a se

multiplicar. A Figura 3.4 mostra o processo de aeração.

Figura 3.2 – Produto biológico usado como aditivo no tratamento de esgoto.

57

Figura 3.3 – Recipiente para preparo do aditivo biológico, constando de tambor e aerador.

Figura 3.4 – Aditivo biológico no momento da aeração

Depois de pronto, o aditivo biológico foi transportado por sinfonação e

acondicionado em tambores de 10 e 20 litros e em seguida aplicado nos pontos de dosagens

mencionados a seguir (Figura 3.5).

58

Figura 3.5 – Transporte e acondicionamento do aditivo biológico.

3.4.4 Aplicação do aditivo biológico

As aplicações com o aditivo biológico iniciaram-se no dia 10 de fevereiro de 2005 e

foram efetuadas em quatro poços de visita (PVs) localizados na rede coletora da CAGECE, antes

das estações elevatórias, e em um único ponto da Estação de Tratamento de Esgoto ETE Malvas,

nos horários de 10:30h às 11:30h da manhã.

O tratamento biológico desenvolveu-se através da aplicação de microrganismos não

patogênicos, inoculados, com capacidade de alta taxa de degradação da matéria orgânica presente

no esgoto.

A aplicação ocorreu em duas fases:

1ª. Fase - Tratamento de Choque

2ª. Fase - Tratamento de Manutenção

O tratamento de choque se faz necessário para facilitar os processos de degradação

dos compostos orgânicos, para se obter a chamada “estabilização da matéria orgânica” e eliminar

a maior parte dos compostos instáveis presentes no esgoto da E.T.E. O controle biológico deverá

atingir a estabilização completa, bem como a eliminação do mau cheiro proveniente da mesma,

59

através da utilização de aditivos biológicos inoculados, numa quantidade 3 vezes maior que o

período subseqüente.

O tempo determinado para o tratamento de choque normalmente varia de duas a

quatro semanas de aplicação, dependendo das características do esgoto e do funcionamento do

sistema. No caso da ETE Malvas o tratamento de choque ocorreu durante mais de quatro meses,

isto devido a problemas operacionais do sistema e elevada descarga de efluentes industriais

advindos de indústrias de banhos metálicos, curtumes e outros, que lançam seus esgotos na rede

coletora da CAGECE. Os esgotos industriais podem conter em sua composição elevados teores

de metais pesados, trazendo prejuízos assim ao processo normal do sistema de tratamento com

aditivos biológicos. Portanto, todo este trabalho foi desenvolvido na fase de choque.

O tratamento de manutenção visa manter o sistema ativo como um todo, evitando,

assim, a redução da atividade biológica dos microrganismos inoculados dentro da E.T.E. Nesta

fase, com uma dosagem bem menor de aditivos biológicos, a tendência é da matéria orgânica ir

se apresentando cada vez mais oxidada, graças à ação de enzimas específicas produzidas pelos

microrganismos intervenientes. Essa oxidação leva à produção de subprodutos suscetíveis ao

ataque de outras enzimas, alcançando uma simplificação química, perda de energia e

mineralização final do esgoto.

Primeiramente, foi colocada num recipiente de plástico, 200L de água proveniente da

CAGECE; depois, foi colocado em contato com a água um compressor (HP-400) com capacidade

de 3.5L/min., com a finalidade de reduzir a quantidade de cloro residual contido na água, pois o

mesmo inibe a ação dos microrganismos. Esse compressor atuou num período de 8 horas

seguidas, sendo então dissolvida a cultura de microrganismos, que ficou no recipiente por mais 4

horas, com o compressor ligado.

Após este tempo, a solução fica pronta para ser utilizada no esgoto sanitário.

A distribuição é feita em bambonas com capacidade de 10 e 20L.

60

Na rede coletora, os PVs definidos para a aplicação do aditivo foram os seguintes:

PV I: Rua das Dores, Bairro Salesiano

PV II: Av. Paraná com Rua Capitão Coimbra, Bairro Pirajá

PV III: Rua Cícera Patrícia da Costa com Geraldo Rocha, Bairro Leandro

Bezerra.

PV IV: Rua Pedro Guilherme, Bairro Vila Fátima

Na ETE Malvas, para o início do tratamento com aditivo biológico, foi definido como

ponto de aplicação a saída das lagoas anaeróbias, ponto este, onde há uma caixa de eqüipartição

que divide os efluentes das duas lagoas anaeróbias e que alimenta, em seguida, as lagoas

facultativas.

Foi definido fazer a dosagem primeiro nas lagoas facultativas porque é aconselhável

iniciar o tratamento da saída para a entrada do sistema para que não haja acúmulo de resíduos nas

unidades subseqüentes e também porque as lagoas anaeróbias já recebem contribuição do aditivo

advindo das aplicações na rede coletora, além do que, se tem uma expectativa de limpeza

mecânica nas lagoas anaeróbicas. A Figura 3.6 ilustra o ponto de aplicação na rede coletora. A

Figura 3.7 mostra o ponto de aplicação na entrada das lagoas facultativas.

Os pontos de aplicação foram selecionados juntamente com o pessoal técnico da

CAGECE, considerando a distância das elevatórias, o fluxo dentro dos PVs e o logradouro, no

sentido de viabilizar a mobilidade do produto e roteiro das aplicações.

61

Figura 3.6 - PV I: Rua das Dores / bairro Salesiano.

Juazeiro do Norte, Ceará, 2005.

Figura 3.7 - ETE Malvas, PV V: Entrada das lagoas facultativas.

ETE de Juazeiro do Norte. Ceará, 2005.

A partir do dia 21 de abril de 2005, foram feitas algumas alterações na quantidade de

aditivo aplicado e no local de aplicação. O PV V (entrada das lagoas facultativas) foi mudado

para a entrada das lagoas anaeróbias, ponto este onde realmente se deveria ter iniciado as

aplicações, mas não foi possível devido a problemas operacionais, como a baixa profundidade

resultado da sobrecarga de sólidos sedimentáveis no fundo das lagoas anaeróbias, provocando seu

assoreamento. Essa sobrecarga gerou odores desagradáveis nas lagoas, o que motivou a mudança

de aplicação. Nos PVs não houve mudanças de locais, apenas nas quantidades aplicadas. A

Tabela 3.1 mostra o esquema das aplicações antes e depois da mudança nos pontos de aplicação.

62

Tabela 3.1 – Mudanças na quantidade e local de aplicação do aditivo biológico.

Juazeiro do Norte/CE. 2005.

Local de aplicação Antes

(entr. das lag.Facultativ.)

Depois

(entr. das lag. Anaer.)

PV I 30 litros/dia 20 litros/dia

PV II 20 litros/dia 10 litros/dia

PV III 10 litros/dia 10 litros/dia

PV IV 50 litros/dia 20 litros/dia

PV V 100 litros/dia 150 litros/dia

Quando se iniciou a adição do aditivo biológico nas lagoas anaeróbias observou-se o

aumento de degradação da matéria orgânica pelos microrganismos inoculados, já que os mesmos

entraram em contato direto com o efluente, e por conseqüência houve a redução de maus odores.

A Figura 3.8 ilustra o PV V na entrada das lagoas anaeróbias.

Figura 3.8 – PV V, entrada das lagoas anaeróbias.

ETE de Juazeiro do Norte, Ceará. 2005

63

3.5 Monitoramento do sistema de lagoas durante o tratamento com aditivo biológico

O monitoramento do sistema de lagoas ETE Malvas teve início no dia 10/02/05,

quando se iniciaram as aplicações com aditivo biológico, indo até junho de 2005. Foram

observados, visualmente, nesse período, os comportamentos entre algas e bactérias junto com os

microrganismos inoculados. Para avaliar o desempenho do sistema foram feitas coletas de

amostras pontuais dos afluentes/efluentes das lagoas.

3.5.1 Alterações ocorridas nas Lagoas Facultativas após as aplicações

A partir do dia 16/02/05, foram observadas algumas alterações no aspecto físico das

lagoas facultativas, tais como, o aparecimento de camada sobrenadante de algas mortas em suas

superfícies e maior clarificação do efluente das lagoas facultativas.

Este processo de flotação aumentou gradativamente devido à interrupção das

dosagens de nitrato de sódio nas elevatórias, o qual cortou o fornecimento de nutrientes às algas e

também pela desnitrificação do nitrogênio residual promovido pelos microrganismos

adicionados. Isto caracteriza um processo de estabilização do sistema (Figuras 3.9 e 3.10).

Figura 3.9 Lagoa Facultativa I . Figura 3.10 Lagoa Facultativa II.

ETE Juazeiro do Norte, Ceará. 2005. ETE Juazeiro do Norte, Ceará. 2005.

64

O processo de desnitrificação indica uma maior atividade biológica dos

microrganismos, dentro da tecnologia utilizada, demonstrada pela mortandade das algas, o que é

normal para limpeza e adequação do sistema, onde, neste caso, ocorria um excedente de

nutrientes devido às dosagens feitas anteriormente com nitrato de sódio.

A Figura 3.11 mostra a lagoa facultativa I após a aplicação do aditivo biológico. A

presença de algas flotando na superfície das lagoas facultativas e de maturação, observadas após

a aplicação, deve ser em função da competitividade por nutrientes entre algas e os

microrganismos inoculados, que, por degradarem a matéria orgânica com mais rapidez, acabam

consumindo também os nutrientes necessários à sobrevivência das algas; que acabam morrendo,

até chegar a um ponto em que esse comportamento fica estável.

Figura 3.11 – Comportamento das algas após as aplicações do aditivo biológico,

Lagoa Facultativa I.

65

3.6 Coletas de amostras nas lagoas de estabilização ETE Malvas

Foram feitas coletas quinzenalmente de amostras de esgoto bruto e tratado, bem como

das lagoas anaeróbias I e II, pelos laboratoristas do Centro de Ensino Tecnológico CENTEC e

encaminhadas para realização de análises nos laboratórios de físico-química e microbiológicas da

própria instituição. As metodologias de análises foram baseadas no Standard Methods. Os pontos

de coleta foram os seguintes:

P1 – Amostra de esgoto bruto na entrada das lagoas anaeróbias;

P3 – Amostra coletada na parede lateral da lagoa anaeróbia I;

P4 – Amostra coletada na parede lateral da lagoa anaeróbia II;

P2 – Amostra coletada na caixa de saída da lagoa de maturação.

As coletas de amostras feitas nos meses anteriores à aplicação do aditivo (Jul/04 a

Jan/05) foram realizadas nos mesmos pontos de coleta citados acima. Essas análises foram

realizadas pela CAGECE, através do seu Laboratório Central de Análises, em Fortaleza, de

acordo com o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.

3.7 Variáveis analisadas e métodos analíticos

Os parâmetros quantificados foram definidos em função de sua importância para os

aspectos de caracterização da qualidade física, química e sanitária dos sistemas de tratamento

estudados, a saber: Temperatura, Potencial Hidrogeniônico (pH), Condutividade Elétrica, Sólidos

Suspensos Totais (SST), Sólidos Sedimentáveis (SS), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO),

Demanda Química de Oxigênio (DQO), Sólidos Totais Dissolvidos (STD), Coliformes Totais

(CT) e Coliformes Termotolerantes (CTT), Oxigênio Dissolvido (OD), Gás Sulfídrico e Sulfeto.

Todas as análises foram realizadas de acordo o Standard Methods for the Examination of Water

and Wastewater. A Tabela 3.2 apresenta os parâmetros analisados, métodos e referências.

66

Tabela 3.2 – Variáveis, métodos e referências analisados

Variáveis analisadas

Metodologia

Referência

Temperatura (°C) Eletrométrico APHA et al (1995)

pH Eletrométrico APHA et al (1995)

Condutividade Elétrica

(uS/cm)

Eletrométrico APHA et al (1995)

Sólidos Suspensos Totais

(mg/L)

Gravimétrico APHA et al (1995)

Sólidos Sedimentáveis (ml/L) Gravimétrico APHA et al (1995)

DBO5 (mg/L) Refluxação fechada APHA et al (1995)

DQO (mg/L) Frascos Padrões APHA et al (1995)

Oxigênio Dissolvido

(mgO2/L)

Winkler APHA et al (1995)

Coliformes Totais

(NMP/100ml)

Número Mais Provável APHA et al (1995)

Coliformes Termotolerantes

(NMP/100ml)

Número Mais Provável APHA et al (1995)

Gás Sulfídrico

(mgH2S/L)

Titulométrico APHA et al (1995)

Sulfeto

(mgS2-

/L)

Titulométrico APHA et al (1995)

67

4.0 RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 Análises Físico-Químicas e Bacteriológicas

Durante os 05 (cinco) meses de monitoramento, após a aplicação do aditivo em

fevereiro de 2005, as lagoas de estabilização estiveram sob operação regular, com exceção do

mês de Abril, tratando integralmente o fluxo de esgoto afluente. Nas tabelas 4.1 e 4.2 encontra-se

a média mensal dos 9 (nove) parâmetros observados durante o levantamento, para os 02 (dois)

pontos de amostragem P1 e P2.

Tabela 4.1 – Valores de análises físico-químicas e bacteriológicas antes da aplicação do aditivo.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte- Ceará (JUL/04 a JAN/05).

Antes do Aditivo

Parâmetros Bruto (P1) Tratado (P2) Percentual

Mín. Máx. Média n Mín. Máx. Média n (%)

pH 6,70 8,00 7,18 12 7,77 8,80 8,24 12 +14,76

Condutividade Elétrica (μS/cm) 650,00 1006,00 838,36 11 988,00 1520,00 1257,80 11 +50,03

Sól. Sedimentáveis (mL/L) 4,50 12,00 7,50 12 0,00 0,20 0,12 12 -98,40

Sól. Susp. Totais (mg/L) 250,00 646,00 358,33 12 14,00 464,00 93,83 12 -73,81

DBO5 (mgO2/L) 395,70 727,00 564,36 11 47,00 138,70 83,62 11 -88,73

DQO (mgO2/L) 451,00 1120,30 834,45 12 99,00 231,20 165,50 12 -80,17

Coliformes Totais /100ml (N.M.P.) 4x10

6 1,6x10

8 4,09x10

8 11 1x102 2,4x10

7 2,73x10

6 11 -33,2518

Colif. Termotolerante /100ml (N.M.P.) 2x10

6 2,2x10

8 9,36x10

7 12 1x10

2 1,9x10

6 1,7x10

5 12 -81,8376

Oxigênio Dissolvido (mgO2/L) - - - - 2,90 13,70 8,36 11

P1 – Esgoto Bruto P2 – Esgoto Tratado (+) Aumento de percentagem (-) Diminuição de percentagem

n – número de amostras

Nas tabelas 4.3 e 4.4 são apresentados as médias mensais de mais alguns parâmetros

nos pontos de amostragem P3 e P4.

68

Tabela 4.2 – Valores de análises físico-químicas e bacteriológicas durante a aplicação do aditivo.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará (FEV/05 a JUN/05)

Depois do Aditivo

Parâmetros Bruto (P1) Tratado (P2) Perc.

Mín. Máx. Média n Mín. Máx. Média n (%)

pH 7,20 8,30 7,90 15 8,00 9,40 8,71 12 +10,25

Condutividade Elétrica (μS/cm) 594,00 1960,00 1021,10 14 733,00 1298,00 1036,40 14 +1,5

Sól. Sedimentáveis (mL/L) 2,00 28,00 0,93 15 0,00 0,50 0,13 15 -86,02

Sól. Susp. Totais (mg/L) 236,00 2796,00 579,29 14 24,00 188,00 66,07 14 -88,59

DBO5 (mgO2/L) 229,50 748,50 465,68 11 24,37 141,89 76,28 11 -83,62

DQO (mgO2/L) 583,30 3719,51 1210,17 12 86,95 642,85 238,66 12 -80,28

Coliformes Totais /100ml (N.M.P.) 2x10

6 3,5x10

8 1,21x108 15 2,3x10

2 2,8x10

5 1,29x105 15 -89,34

Colif. Termotolerante /100ml (N.M.P.) 2x10

6 2,7x10

8 7,47x107 13 1x10

2 1,6x10

5 1,35x104 15 -99,99

OD (mgO2/L) x x x x 0,60 8,70 3,71 13

P1 – Esgoto Bruto P2 – Esgoto Tratado (+) Aumento de percentagem (-) Diminuição de percentagem n – número de amostras

Tabela 4.3 – Valores de análises de gás sulfídrico e sulfeto antes da aplicação do aditivo.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará (JUL/04 a JAN/05).

Antes do Aditivo

Parâmetros Lagoa A1 (P3) Lagoa A2 (P4)

Mín. Máx. Média n Mín. Máx. Média n

Gás Sulfídrico (mgH2S/L) 0,10 1,60 0,40 47 0,10 1,60 0,21 40

Sulfeto (mgS2-

/L) 0,20 5,90 1,89 49 0,10 3,10 0,74 49

P3 – Lagoa Anaeróbia 1 P4 – Lagoa Anaeróbia 2 (+) Aumento de percentagem (-) Diminuição de percentagem n – número de amostras

Tabela 4.4 – Valores de análises de gás sulfídrico, sulfeto e temperatura durante a aplicação do aditivo.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará (FEV/05 a JUN/05).

Depois do Aditivo

Parâmetros Lagoa A1 (P3) Lagoa A2 (P4)

Mín. Máx. Média n Mín. Máx. Média n

Gás Sulfídrico (mgH2S/L) 0,10 0,70 0,23 26 0,10 0,40 0,13 26

Sulfeto (mgS2-

/L) 0,10 4,30 1,79 27 0,10 3,90 0,76 26

Temperatura (°C) 27,00 33,00 29,78 16 27,00 33,00 30,11 18

P3 – Lagoa Anaeróbia 1 P4 – Lagoa Anaeróbia 2 (+) Aumento de percentagem (-) Diminuição de percentagem

n – número de amostras

69

A seguir, são feitas algumas considerações sobre cada uma das variáveis estudadas.

Observe-se que a aplicação do aditivo ocorreu a partir de fevereiro de 2005.

a) pH

Antes do tratamento, o pH apresentava-se com valores crescentes, tanto no esgoto “bruto”

quanto no “tratado”, com média de 7,18 no bruto e de 8,24 no tratado, como se pode

observar na Figura 4.1.

Análise Físico-Química do pH

6,50

7,00

7,50

8,00

8,50

9,00

9,50

jul-04 ago-04 set-04 out-04 nov-04 jan-05 fev-05 mar-05 abr-05 mai-05 jun-05

Coletas das Amostras (médias mensais)

Valo

res d

e p

H

Esgoto Bruto

Esgoto Tratado

Figura 4.1 – Valores médios mensais do pH. ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará. 2004/2005.

Durante aplicação do aditivo observaram-se valores descendentes, tanto no esgoto “bruto”

quanto no “tratado”, com média de 7,90 e 8,71, respectivamente. No mês de abril houve

um pico devido a alta descarga de esgoto industrial, que elevou o pH do esgoto tratado

para o máximo de 9.40, fora dos padrões estabelecidos pela resolução CONAMA 357/05.

(ver Tabela 2.4). Segundo Von Sperling (1995), a faixa típica para esgoto bruto é pH

entre 6,7 e 7,5.

70

b) Condutividade Elétrica

A condutividade elétrica depende da quantidade de sais dissolvidos.

Antes da aplicação do aditivo, o esgoto bruto apresentava um valor médio de

condutividade elétrica de 838,36 μS/cm. As lagoas promoveram um aumento de 50,03%,

sendo descarregado no corpo receptor um efluente com condutividade média igual a

1.257,80 μS/cm.

Durante a aplicação do aditivo, o esgoto bruto apresentou um valor médio de

condutividade elétrica de 1.021,10 μS/cm. As lagoas promoveram um pequeno aumento

de 1,5%, sendo descarregado no corpo receptor um valor médio de 1.036,40 μS/cm.(Ver

Figura 4.2)

Análise Físico-Química da Condutividade Elétrica

700

850

1000

1150

1300

1450

1600



Valo

res d

e C

on

du

tivid

ad

e

μS/cm

Esgoto Bruto

Esgoto Tratado

Figura 4.2 – Valores médios mensais da Condutividade Elétrica.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará. 2004/2005.

71

c) Sólidos Sedimentáveis

Antes da aplicação do aditivo, as lagoas apresentavam uma redução de sólidos

sedimentáveis de 98,40%. Durante a aplicação do aditivo, esta redução foi de 86%,

provavelmente devido a alta mortandade de algas logo após a aplicação. (Ver Figuras 3.9

e 3.10).

O processo de flotação aumentou gradativamente devido a interrupção das dosagens de

nitrato de sódio nas elevatórias, resultando no não fornecimento de nutrientes às algas, e

também pela desnitrificação do nitrogênio residual promovido pelos microrganismos

adicionados. (Ver Figura 4.3).

Análise Físico-Química

Sólidos Sedimentáveis

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00



Valo

res d

e S

ólid

os

Sed

imen

táveis

mL

/L

Esgoto Bruto

Esgoto Tratado

Figura 4.3 – Valores médios mensais de Sólidos Sedimentáveis. ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará. 2004/2005.

72

d) Sólidos Suspensos Totais

Conforme se observa nas Tabelas 4.1 e 4.2, antes da aplicação do aditivo houve uma

redução de 73,81%, enquanto que, durante a aplicação, esta redução foi de 88,59%. A alta

descarga no mês de abril, de 2.796 mg/L, afetou significativamente o equilíbrio do

sistema (Ver Figura 4.4)

Análise Físico-Química

Sólidos Suspensos Totais

5

205

405

605

805

1005

1205

1405

1605



Valo

res d

e S

ólid

os

Su

sp

en

so

s T

ota

is

mg

/L

Esgoto Bruto

Esgoto Tratado

Figura 4.4 – Valores médios mensais de Sólidos Suspensos Totais.


e) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5)

Antes da aplicação do aditivo, a redução de DBO5 era de 88,73% e, durante a aplicação

foi de 83,62%. Pode-se observar na Figura 4.5 que, mesmo com a descarga elevada no

mês de abril, o sistema permaneceu estável, com média de 76,28 mgO2/L para o esgoto

tratado.

Pearson e Mara apud Carvalho (1997) citam a faixa de remoção de DBO5 entre 70% e

80% para sistemas australianos.

73

Análise Físico-Química de DBO5

5

155

305

455

605

755

905



Valo

res d

e D

BO

5

mg

O2/L

Esgoto Bruto

Esgoto Tratado

Figura 4.5 – Valores médios mensais de DBO5.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará. 2004/2005

f) Demanda Química de Oxigênio (DQO)

A Figura 4.6 mostra os valores médios mensais de DQO.

Com relação à DQO, o sistema apresentava, antes da aplicação do aditivo, uma eficiência

de remoção de 80,17%. Durante a aplicação, esta eficiência foi de 80,28%.

A relação DQO/DBO5 para o esgoto bruto, antes da aplicação do aditivo, era de 1,48;

durante a aplicação, foi de 2.60, considerando os valores médios obtidos.

Braile & Cavalcanti (1993) consideram um resíduo facilmente biodegradável aquele cujas

DQO e DBO5 apresentam uma relação DQO/DBO5 < 2. Nesse caso, a DQO/ DBO5 do

afluente é semelhante à DQO/DBO5 do efluente, recomendando-se o tratamento biológico

convencional. Entretanto, quando a relação DQO/DBO5 > 2, a DQO/DBO5 do afluente é

menor que a DQO/DBO5 do efluente, indicando a existência de matéria orgânica não

74

biodegradável; Yanez (1993) diz que quando esta relação encontra-se entre 1,7 e 2,0,

indica pequena presença de afluentes de origem industrial.

A relação DQO/DBO5 para os efluentes, antes e durante a aplicação do aditivo,

respectivamente, foram de 1,98 e 3,13. Considerando os valores médios obtidos.

Von Sperling (1995) afirma que a relação DQO/DBO5, nos efluentes de tratamentos de

esgotos biológicos é usualmente superior a 3,0. Conforme Braile & Cavalcanti (1993), os

valores de DQO/DBO5 alcançados pela E.T.E. – Malvas, durante a aplicação do aditivo,

de 2,60 e 3,13, esgoto bruto e tratado respectivamente, significa que ela recebe influência

de esgotos industriais.

Análise Físico-Química de DQO

5

205

405

605

805

1005

1205



Valo

res d

e D

QO

mg

O2/L

Esgoto Bruto

Esgoto Tratado

Figura 4.6 – Valores médios mensais de DQO.


75

g) Coliformes Totais

Os organismos do grupo coliforme são utilizados como índice de poluição por matéria

fecal. Sob o ponto de vista sanitário é da maior importância que a concentração desses

indicadores se mantenha dentro dos padrões permissíveis para os diversos usos da água.

A eficiência do sistema, de remoção de coliformes totais, antes da aplicação do aditivo,

foi de 33%, enquanto que, durante a aplicação, esta eficiência aumentou para 89%. (Ver

Figuras 4.7 e 4.8).

Análise Bacteriológica de

Coliformes Totais

1,0E+06

1,3E+08

2,6E+08

3,9E+08

5,2E+08

6,5E+08

7,8E+08



Valo

res d

e

Co

lifo

rmes T

ota

is

/100m

l

N.M

.P.

Esgoto Bruto

Figura 4.7 – Valores médios mensais de Coliformes Totais no Esgoto Bruto.


76


Coliformes Totais

4,0E+02

3,0E+06

6,0E+06

9,0E+06

1,2E+07



Va

lore

s d

e

Co

lifo

rme

s T

ota

is

/10

0m

l

N.M

.P.

Esgoto Tratado

Figura 4.8 – Valores médios mensais de Coliformes Totais no Esgoto Tratado.


h) Coliformes Termotolerantes

Coliformes termotolerantes - subgrupo das bactérias do grupo coliforme que fermentam a

lactose a 44,5 ± 0,2°C em 24 horas; tendo como principal representante a Escherichia

Coli, de origem exclusivamente fecal.

A eficiência do sistema, antes da aplicação do aditivo, foi de 82%, enquanto que, durante

a aplicação, observou-se uma eficiência de 99,99%. (Ver Figura 4.9 e 4.10).

77



2,0E+06

2,2E+07

4,2E+07

6,2E+07

8,2E+07

1,0E+08

1,2E+08

1,4E+08

1,6E+08

1,8E+08



Valo

res d

e

Co

lifo

rmes T

erm

oto

lera

nte

s

/100m

l N

.M.P

.

Esgoto Bruto

Figura 4.9 – Valores médios mensais de Coliformes Termotolerantes no Esgoto Bruto.




0,0E+00

1,5E+05

3,0E+05

4,5E+05

6,0E+05

7,5E+05

9,0E+05



Valo

res d

e

Co

lifo

rmes T

erm

oto

lera

nte

s

/100m

l N

.M.P

.

Esgoto Tratado

Figura 4.10 – Valores médios mensais de Coliformes Termotolerantes no Esgoto Tratado.


78

i) Oxigênio Dissolvido

O oxigênio dissolvido é um fator muito importante para o funcionamento de lagoas de

estabilização facultativas e aeróbias. Este gás é indispensável para os microrganismos

responsáveis pelos processos aeróbios de degradação dos resíduos orgânicos.

Quando do lançamento de carga num curso d’água a matéria orgânica tende a ser

mineralizada naturalmente pelos microrganismos aeróbios existentes, consumindo

oxigênio da água. Quando a carga poluídora é expressiva, o OD se esgota e passam a

predominar os organismos anaeróbios, até que mais oxigênio se dissolva na água. Assim,

o balanço de oxigênio nas águas, obtido através da determinação do OD e da DBO5, tem

se mostrado como um bom indicador de poluição.

Antes da aplicação do aditivo, o valor médio mensal de OD do efluente final era de 8,36

mgO2/L, o que obedece a Portaria 154/02 da SEMACE (Tabela 2.5) para padrões de

lançamento de efluentes. Durante a aplicação do aditivo temos um valor médio de 3,71

mgO2/L.

De acordo com a Figura 4.11, pode-se verificar que a partir de fevereiro/95 a média

mensal de OD aumentou gradativamente após aplicação do aditivo. Antes, o sistema

apresentava-se completamente desordenado em relação ao teor de OD.

79

Análise Físico-Química do

Oxigênio Dissolvido

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00



Valo

res d

e

Oxig

ên

io D

isso

lvid

o

mg

O2/L

Esgoto Tratado

Figura 4.11 – Valores médios mensais de Oxigênio Dissolvido.


j) Gás Sulfídrico e Sulfetos

Os maus odores formados pelo gás sulfídrico desprendido afetavam toda a região em

torno da ETE, gerando constantes reclamações da população que reside nessa região,

além de ser potencialmente perigoso para os operadores das ETEs, devido a seu grau de

toxidade.

A formação de gás sulfídrico traz dois sérios inconvenientes ao sistema: a formação de

maus odores e a destruição parcial das algas, uma vez que estas são sensíveis à toxidade

do gás sulfídrico, que age, pois, como um inibidor da fotossíntese ( BRANCO, 1986).

Conforme pode-se observar nas Figuras 4.12 e 4.13, desde o início da aplicação do

aditivo, vem-se reduzindo o parâmetro gás sulfídrico a valores cada vez mais baixos, nas

lagoas anaeróbias 1 e 2.

80

Durante a aplicação do aditivo, o percentual de redução de gás sulfídrico, na lagoa

anaeróbia 1, foi de 43%, em relação ao valor médio, anterior à aplicação do aditivo. Na

lagoa anaeróbia 2, este percentual de redução foi de 38%.

Os sulfetos são substâncias que produzem maus odores. Na ausência de oxigênio os

sulfatos são quimicamente reduzidos a sulfetos através de bactérias. Além disso, em

condições ambientais favoráveis, complexos processos biológicos transformam o sulfeto

de hidrogênio em ácido sulfúrico, causando sérios danos às tubulações de concreto,

devido a corrosão.

Durante a aplicação do aditivo, o percentual de redução de sulfeto, na lagoa anaeróbia 1,

foi de 5%, em relação ao valor médio, anterior à aplicação do aditivo. Na lagoa anaeróbia

2, houve um aumento de 3%.’(Ver Tabela 4.3 e 4.4).


Gás Sulfídrico e Sulfeto

Lagoa A1

0

1

2

3

4

jul-04 ago-04 set-04 out-04 nov-04 dez-04 jan-05 fev-05 mar-05 abr-05 mai-05 jun-05


Gá

s S

ulf

ídri

co

(m

gH

2S

/L)

Su

lfe

to (

mg

S-2

/L)

Gás Sulfídrico

Sulfeto

Figura 4.12 – Valores médios mensais de Gás Sulfídrico e Sulfeto na Lagoa A1.


81


Gás Sulfídrico e Sulfeto

Lagoa A2

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

jul-04 ago-04 set-04 out-04 nov-04 dez-04 jan-05 fev-05 mar-05 abr-05 mai-05 jun-05


Gás S

ulf

ídri

co

(mg

H2S

/L)

Su

lfeto

(m

gS

-2/L

)

Gás Sulfídrico

Sulfeto

Figura 4.13 – Valores médios mensais de Gás Sulfídrico e Sulfeto na Lagoa A2.


k) Temperatura

Infelizmente, não se dispõe de dados de temperatura anteriores à aplicação do aditivo,

para se comparar com os dados obtidos posteriormente.

As temperaturas nas lagoas anaeróbias 1 e 2, referentes a valores mín., máx., e médio,

respectivamente, são:

Anaeróbia 1 – 27°C (mín.), 33°C (máx.), e 29,7°C médio

Anaeróbia 2 – 27°C (mín.), 33°C (máx.) e 30,1°C médio.

Os valores de temperatura foram determinados usando-se um termômetro com

sensibilidade de 0,5°C. As medidas foram realizadas pela manhã – (11:00h) e no período

da tarde – (16:00h), na superfície das lagoas A1 e A2.

A temperatura do meio tem uma grande influência nas taxas de reprodução e

estabilização, o que faz com que locais de clima favorável (temperatura elevada), como

82

no Brasil, se tornem propícios para lagoas anaeróbias (VON SPERLING, 1996b). (Ver

Figura 4.14).

Análise Físico da

Temperatura

27,00

28,00

29,00

30,00

31,00

32,00

33,00

fev-05 mar-05 abr-05 mai-05 jun-05


Valo

res d

e

Tem

pera

tura

°C

Lagoa A1

Lagoa A2

Figura 4.14 – Valores médios mensais de Temperatura.

ETE Malvas, Juazeiro do Norte – Ceará. 2005.

83

5.0 CONCLUSÕES

Os dados obtidos permitem concluir o seguinte:

a) O problema do mau cheiro presente na área da ETE é conseqüência do

assoreamento das lagoas anaeróbias 1 e 2, o qual foi constatado na batimetria

realizada em fevereiro/05. Com a diminuição da profundidade útil da lagoa, houve

um aumento da transferência de gás sulfídrico para a atmosfera. Durante a

aplicação do aditivo, o mau cheiro foi sendo reduzido gradativamente, devido a

alta taxa de microrganismos presentes, que passaram a utilizar outro aceptor de

elétrons, no lugar do sulfato.

b) Com relação à redução de coliformes termotolerantes, a eficiência das lagoas, após

o uso dos aditivos biológicos, foi de 99,99%.

c) As reduções de DBO5 e DQO permaneceram praticamente as mesmas nos dois

períodos, com um pequeno aumento na redução da DQO, durante a aplicação do

aditivo.

d) Uma descarga não controlada de esgotos industriais no sistema de esgotamento

sanitário da cidade, ocorrida no mês de abril/2005, resultou na elevação de vários

parâmetros, alterando, assim, os valores médios dos mesmos no período de

aplicação do aditivo.

e) Desde o início da aplicação do aditivo, vem-se reduzindo os maus odores

provocados pelo gás sulfídrico oriundos das lagoas. Com isto, as reclamações da

população que reside próxima as lagoas, tem-se reduzido significativamente.

f) Embora tenham ocorrido alguns resultados positivos como conseqüência da

aplicação dos aditivos biológicos, o curto período da pesquisa não é suficiente para

84

chegar-se a conclusões definitivas sobre a sua eficiência, havendo necessidade de

mais estudos, por períodos mais longos, sobre sua utilização.

6.0 RECOMENDAÇÕES

Recomenda-se, para trabalhos futuros:

a) Estudar o uso conjunto da aplicação de aditivos biológicos nas lagoas anaeróbias,

com a criação de peixes na lagoa de maturação;

b) Realizar pesquisas envolvendo a produção de proteínas e/ou polissacarídeos

através da remoção (por flotação) das algas produzidas;

c) Estudar uma modificação na entrada das lagoas anaeróbias, a fim de evitar as

zonas mortas existentes.

d) Estudar, por um período mais longo, a melhoria do tratamento de esgotos em

lagoas de estabilização, com o uso de aditivos biológicos.

e) Verificar o potencial de poluição ambiental, da carga de esgoto industrial, lançada

diariamente no sistema de lagoas de estabilização.

f) Avaliar a possibilidade do reúso das águas residuárias tratadas, provenientes do

sistema de lagoas de estabilização de Juazeiro do Norte/Ceará.

g) Estudar os possíveis impactos ambientais causados pela aplicação de aditivos

biológicos em corpos hídricos. (entorno).

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